Influência dos parâmetros operacionais no comportamento dinâmico de chumaceiras axiais de esmagamento de película compressível

No presente trabalho são estudadas chumaceiras axiais de esmagamento de película compressível. A lubrificação deste componente mecânico, é conseguida por meio de um fluido gasoso justificando a obtenção de soluções por via de experimentação numérica, uma vez que atualmente ainda não é possível recorrer-se a métodos analíticos. Através da simulação numérica, analisa-se a influência de alguns parâmetros operacionais na resposta deste tipo de chumaceira. Na análise dos resultados verifica-se que a posição média final do elemento suportado é independente da espessura de película inicial utilizada, desde que esta não ultrapasse o valor limite em que a pressão gerada não consiga fazer face à aceleração da massa durante a fase descendente, resultando no contacto entre as superfícies dos elementos da chumaceira. A utilização de frequências elevadas é recomendável uma vez que promove uma maior separação de superfícies, menor dissipação de energia por parte da película lubrificante e menor amplitude de oscilação do elemento suportado, embora com as desvantagens do período transiente ser superior e do ganho do afastamento do elemento suportado se reduzir significativamente, seguindo um modelo assimptótico. Em condições de pressão constante e frequência elevada, o sistema, com o aumento da massa, reage de forma a permitir uma melhor lubrificação da chumaceira e a reduzir a oscilação do elemento suportado. Por outro lado, a rigidez do sistema aumenta fazendo face a uma possível sobrecarga.

Análise numérico-experimental de blindagens balísticas

O desenvolvimento técnico e científico em torno das blindagens tem procurado contrariar o constante aperfeiçoamento dos projéteis e do seu poder de penetração. Para cumprir este objetivo, é necessário recorrer a soluções inovadoras tanto em termos dos materiais utilizados no fabrico, como ao nível do formato da própria blindagem. Com este trabalho pretende-se dar os primeiros passos na produção e teste de materiais em situação de tiro real, bem como na modelação e simulação dos mesmos com o objetivo de adquirir capacidades, técnicas e procedimentos para trabalhos futuros. O trabalho teve início com a realização da pesquisa bibliográfica sobre vários aspetos desde o fabrico até à avaliação do desempenho de blindagens balísticas. O trabalho teórico desta tese incidiu na modelação por elementos finitos dos elementos balísticos (proteções e projétil) tendo como objetivo a simulação numérica da sua interação em condições de impacto. O trabalho experimental foi realizado no campo de tiro da Escola das Armas onde foram testados os alvos com os materiais compósitos produzidos e com placas de alumínio, com diferentes combinações. A análise de resultados permitiu comparar e avaliar as diferenças entre as estimativas teóricas e as suas limitações com as observações experimentais do tiro real.

Fabrico e ensaio balístico em condições reais de conceito melhorado de um projétil de detonação mecânica

A floresta constitui uma das riquezas naturais com maior valor em todo o planeta, assumindo uma vital importância em termos ambientais e económicos, nomeadamente para Portugal. Neste projeto desenvolve-se um potencial meio de combate a incêndios florestais, com base num conceito inovador e complementar aos atuais meios aplicados no combate a este tipo de flagelo. Este projeto de investigação visa o desenvolvimento de um projétil de detonação mecânica, logo inerte, para aplicação no combate a incêndios florestais, e enquadra-se no âmbito de uma parceria alargada de colaboração em I&D entre a Academia Militar e o Instituto Superior Técnico. O conceito deste produto, ao qual foi atribuído o acrónimo: FIREND, foi, inicialmente, desenvolvido no âmbito de um projeto de I&D da Academia Militar. Neste projeto realiza-se o desenvolvimento final do conceito do produto, incluindo a verificação de aspetos chave no projeto mecânico, seleção e aquisição de materiais e fabrico de protótipos para ensaios balísticos em condições reais. Os resultados de funcionalidade e eficiência são apresentados nas fases estabilidade em voo, impacto com o solo, detonação, projeção e dispersão da carga para o exterior e análise de recuperação dos componentes do FIREND, após utilização. Tendo em conta os resultados obtidos relativos ao funcionamento do FIREND durante o disparo do Obus, voo, impacto no solo e detonação e ainda o estado geral dos componentes após os ensaios, pode-se concluir que se trata de um projeto viável.

Análise de balística externa de um projétil de calibre 155 mm

O objetivo desta Dissertação é propor uma geometria para um projétil de combate a incêndios. É utilizado o código de volume finito Star - CCM+R para calcular forças e momentos que atuam no projétil e é criado um código no MathematicaR para definir as caraterísticas da trajetória. O PRODASV 3 R é utilizado de modo a verificar e validar os modelos implementados. Inicialmente, o procedimento adotado consistiu em criar uma metodologia completa para uma munição existente que permitisse ser verificada e validada com a literatura disponível. Foi realizada uma extensa caraterização aerodinâmica através de CFD, a fim de se estabelecer o comportamento das forças e momentos que atuam nos projéteis e assim fornecer os dados necessários para o modelo 6 DOF. As forças e momentos dependem do ângulo de ataque. Concluiu-se que a cinta de travamento, a cinta de guiamento e o efeito de Coriolis eram desprezáveis quando comparados com os resultados obtidos. Na fase seguinte foram testadas seis geometrias diferentes, variando-se o comprimento e o nariz. Definiu-se para este projétil um a velocidade inicial de 100m/s, 10kg, concluindo-se que o comprimento total seria de 697,1mm e perfil semiesférico, com capacidade para transportar 7,5 dm3 no interior. Foram realizados testes com vento para avaliar a estabilidade em voo, e o software e processo de análise desenvolvido neste trabalho estão disponíveis, sendo um contributo para o projeto FIREND.

Análise e Prevenção de avarias de um veio de manivelas de um motor Pielstick

Na engenharia mecânica há cada vez mais necessidade de utilizar e de prever o comportamento das máquinas térmicas, mais propriamente dos motores de combustão interna, em especial na área da manutenção e da prevenção de falha num dos componentes vitais de um motor a 4 tempos: o veio de manivelas. Esta situação já tem sido bastante observada na indústria mecânica naval, nomeadamente na Marinha Portuguesa e, devido ao seu elevado grau de importância no desempenho de qualquer motor, decidiu-se focar o trabalho desta tese no estudo dos motores a diesel S.E.M.T Pielstick das unidades navais da Marinha Portuguesa, mais especificamente das corvetas da classe “João Coutinho” e da classe “ Baptista de Andrade”, devido ao historial de ocorrência de falhas no veio de manivelas nesta classe de navios e em outras da Marinha Portuguesa. Para efetuar este estudo, utilizaram-se todos os dados relativos ao historial de ocorrências de falhas destes motores, bem como todos os dados disponíveis do fabricante destes motores, por forma a reproduzir da forma mais fiável possível um modelo tridimensional do veio de manivelas no programa de modelação informática CAD Solidworks®, e possibilitar a análise cinemática do veio de manivelas. Desta forma, foi possível simular as condições de funcionamento do motor, assim como analisar e determinar a causa de falha do veio de manivelas, visando prolongar a vida útil dos veios de manivelas, contribuindo não só para menores custos de manutenção mas também para o aumento da operacionalidade destes navios.

Formulação e análise de desempenho de UHPC reforçado com fibras não metálicas

A evolução dos betões, na procura de estruturas com um maior tempo de vida útil, melhor desempenho ou menores custos de manutenção, tem sido alvo de pesquisa por investigadores de todo o mundo. Neste sentido, o desenvolvimento dos betões de ultra-elevado desempenho (UHPC – Ultra High Performance Concrete), permitiu, desde o seu desenvolvimento inicial, uma multiplicidade de aplicações quer a nível estrutural ou arquitetónico, aportando a estes elementos, vantagens características deste material de construção. No entanto, e particularizando um dos seus constituintes, a aplicação tradicional de fibras metálicas na composição de UHPC, poderá originar alguns fenómenos indesejados de perda de durabilidade, nomeadamente por corrosão destas. Por consequência, julga-se pertinente encontrar alternativas a este componente, de forma a que se obtenha um nível de desempenho semelhante, diminuindo o risco de ocorrência dos fenómenos anteriormente referidos. Neste sentido, o estudo que aqui se apresenta, visa efetuar uma breve abordagem à aplicação de fibras em materiais alternativos tais como fibra de vidro ou fibra de polipropileno. Serão analisadas algumas propriedades em estado fresco e endurecido de várias misturas de betão, com diferentes aplicações de fibras, quer em tipo, quer em dosagem.