Projecto de componentes estruturais recorrendo a soluções avançadas em aços de alta resistência

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

A evolução de estruturas e componentes estruturais é um processo sequencial. O aparecimento de novos materiais, novos métodos de fabrico e o aparecimento de soluções para melhorar o funcionamento de componentes face ao que são sujeitos permite essa mesma evolução. A indústria do calçado é uma das principais indústrias em Portugal, e por isso o seu crescimento faz com que a evolução nesse ramo seja imperativa. Este trabalho tem como objectivo a utilização de novos aços, neste caso aços de alta resistência, num componente de calçado, o enfuste. Deste modo, foram substituídos os aços normalmente utilizados neste componente que são sujeitos a tratamentos térmicos de forma a melhorar a sua resistência. Assim, foi feita uma análise de mercado em termos de geometrias existentes neste tipo de componentes. Para além disso, foram realizados ensaios experimentais de modo a identificar o seu comportamento quando sujeitos a alguns esforços. Através de simulação numérica no software SolidWorks com análises não lineares no domínio plástico, foi possível estudar a resistência do componente com diferentes materiais e geometrias. Os resultados obtidos foram validados experimentalmente, o que permitiu estender o estudo numérico para geometrias alternativas e, assim, obter uma solução para que aços de alta resistência consigam ser utilizados neste componente.

The evolution of structures and structural components is a sequential process. The introduction of new materials, new manufacturing methods and the appearance of solutions to improve the components’ behavior allow this evolution. The footwear industry is one of the main industries in Portugal, therefore its development is imperative. This work is directed at the use of new steels, in this case high strength steels, in a footwear component, the shoe shank. Hence, the currently utilized steels, which usually include heat treatment to improve their resistance, were replaced. Thus, a market analysis was conducted in terms of existing geometries for this component. Beyond that, experimental tests were performed in order to identify its behavior when subjected to loads. Through numerical simulation in software SolidWorks with nonlinear analysis in the plastic domain, it was possible to study the resistance of the component with different materials and geometries. The obtained results were experimentally validated, which allowed to extend the numerical study to alternative geometries and, therefore, to achieve a solution for high strength steels being able to be used in this component.