Diseño estructural de un basculante de moto de competición

[ES]En este trabajo se plantea una propuesta de diseño estructural de un basculante de una moto de competición de 250cc y 4T adecuado a las normas de la competición MotoStudent entre universidades. En primer lugar se estudian los distintos tipos de basculante existentes y se ponderan sus ventajas e inconvenientes. Posteriormente se elige uno de los tipos en base a las características de la moto y se desarrolla. La herramienta utilizada para el desarrollo es el programa PTC Creo 2.0. Primero se realiza el diseño en CAD de la pieza y después se estudia el diseño con el método de elementos finitos y se modifica hasta alcanzar los requisitos necesarios. Finalmente se añaden elementos auxiliares necesarios y se realizan los planos de la pieza.

Estudio técnico sobre la sistematización de herramientas informáticas en procesos de troquelería para automoción.

[ES]El presente estudio técnico tiene por objeto desarrollar y exponer la metodología empleada en el análisis CAD/CAE de piezas de chapa conformada en troquelería así como poner de manifiesto las ventajas de dicha técnica frente a las técnicas clásicas. Para ello, en él deben figurar una descripción general de dicha metodología, los objetivos de este estudio, los pasos para alcanzarlos y una distribución en forma de cronograma de las tareas que incluye el mismo. El estudio abarca dos partes claramente diferenciadas:  Descripción de un software CAD/CAE y sus múltiples beneficios en el diseño y desarrollo del producto  Desarrollo y exposición de un ejemplo sencillo Los contenidos del documento se estructuran de la siguiente forma: Inicialmente, se exponen los beneficios que reporta el uso de un programa CAE en empresas de conformado de chapa. A continuación, se describen las características generales de un software de elementos finitos. Finalmente se concluye con un caso ejemplo básico que ilustra las características expuestas anteriormente.

Diseño de sistema de suspensión progresiva Pro-Link

[ES]Mediante este trabajo se va a diseñar un mecanismo para crear un sistema de suspensión progresiva para la suspensión trasera de una motocicleta a partir de un muelle lineal. El muelle introducido en la suspensión será lineal, por lo tanto, tendrá una sola rigidez, constante y la cual delimita el muelle, pero gracias a un mecanismo diseñado especialmente para la suspensión trasera de una moto, se va conseguir que la rigidez varíe. El mecanismo utilizado para este trabajo se llama Pro-Link y la empresa que lo emplea es Honda. Para ello, se creará un esquema del mecanismo en sí y tras un análisis cinemático mediante el programa Creo Parametric, y haciendo varios cambios en el sistema para ajustarlo a la mejor progresividad posible, se obtendrá la gráfica en la que se observará la curva que marca la rigidez progresiva. Esto es, se verá la evolución de la nueva rigidez dependiendo de la oscilación vertical de la rueda. Por otra parte, gracias a un análisis dinámico del mismo programa se conseguirán las reacciones del sistema y se calcularán los elementos auxiliares de éste para el buen funcionamiento del mismo. Finalmente, se creará el diseño del triángulo y un diseño preliminar del basculante mediante el método de elementos finitos del programa.

METAMODELO PARA LA SIMULACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE SECUENCIAS DE ATORNILLADO EN UNIONES DE TORRES DE AEROGENERADOR

Esta Tesis Doctoral presenta un metamodelo para la estimaci�n del fen�meno de interacci�n el�stica en las uniones atornilladas de torres de aerogenerador, cuya principal particularidad geom�trica es la existencia de un hueco entre bridas. El metamodelo permite conocer la p�rdida de carga que cada tornillo de la uni�n experimenta durante la secuencia de atornillado a consecuencia de la interacci�n el�stica ocurrida. El metamodelo consta de cuatro par�metros (resortes lineales) que simulan la respuesta de la uni�n durante la secuencia, y cuyos valores se obtienen a partir de dos an�lisis est�tico-lineales. Se ha creado un algoritmo que, a trav�s del metamodelo, permite llevar a cabo la simulaci�n de secuencias de atornillado; dicho proceso consiste en reproducir una determinada secuencia de atornillado a partir de las cargas introducidas en los tornillos, de forma que, a trav�s de la estimaci�n de las interacciones el�sticas ocurridas durante la secuencia, proporciona como resultado las cargas finales en los tornillos. Tambi�n se ha desarrollado una metodolog�a que, mediante su correspondiente algoritmo, permite optimizar secuencias de atornillado. El proceso de optimizaci�n consiste en calcular las cargas a aplicar a los tornillos a lo largo de una determinada secuencia a fin de obtener en ellos una determinada distribuci�n final de cargas, que generalmente se desea uniforme y se denomina precarga. Combinando los procesos de simulaci�n y optimizaci�n, el metamodelo permite definir la secuencia �ptima para una determinada uni�n. Los resultados obtenidos han sido validados mediante modelos param�tricos de elementos finitos. Por �ltimo, debe remarcarse que, adem�s de proporcionar buenos resultados, tanto el proceso de simulaci�n como el de optimizaci�n se llevan a cabo con un coste computacional muy bajo gracias a la simplicidad del metamodelo.

Verificação à fadiga de pontes rodoviárias mistas (aço-concreto)

As pontes rodoviárias mistas (aço-concreto) estão sujeitadas às ações dinâmicas variáveis, por exemplo, devido ao tráfego de veículos sobre a superfície irregular do pavimento. Estas ações dinâmicas podem gerar a nucleação de fraturas ou mesmo a sua propagação sobre a estrutura. A correta consideração desses aspectos objetivou o desenvolvimento de uma metodologia de análise, com a finalidade de avaliar os níveis dos esforços e tensões oriundos do tráfego dos veículos sobre a superfície irregular do pavimento e, bem como, proceder uma verificação à fadiga de obras de arte rodoviárias em aço e mistas (aço-concreto). Para tal, as técnicas para a contagem de ciclos de tensão e a aplicação das regras de dano acumulado foram analisadas através de curvas do tipo S-N, associadas a diversas normas de projeto. A ponte rodoviária mista (aço-concreto) investigada neste estudo é constituída por quatro vigas de aço longitudinais e por um tabuleiro de concreto armado. O modelo numérico-computacional, desenvolvido para a análise dinâmica da ponte, foi concebido com base em técnicas usuais de discretização através do método dos elementos finitos. Simulam-se as almas das vigas de aço e as lajes de concreto do tabuleiro através de elementos finitos de casca. As mesas dessas vigas, transversinas e os enrijecedores são modelados por elementos de viga tridimensionais. Os veículos são representados a partir de sistemas "massa-mola-amortecedor". O tráfego dessas viaturas é considerado mediante a simulação de comboios semi-infinitos, deslocando-se com velocidade constante sobre a ponte. As conclusões da presente investigação versam acerca da vida útil de serviço dos elementos estruturais de pontes mistas (aço-concreto).

Modelagem do comportamento dinâmico de passarelas tubulares em aço e mistas (aço-concreto)

A experiência dos engenheiros estruturais e os conhecimentos adquiridos pelo uso de materiais e novas tecnologias, têm ocasionado estruturas de aço e mistas (aço-concreto) de passarelas cada vez mais ousadas. Este fato tem gerado estruturas de passarelas esbeltas, e consequentemente, alterando os seus estados de limite de serviço e último associados ao seu projeto. Uma consequência direta desta tendência de projeto é o aumento considerável das vibrações das estruturas. Portanto, a presente investigação foi realizada com base em um modelo de carregamento mais realista, desenvolvido para incorporar os efeitos dinâmicos induzidos pela caminhada de pessoas. O modelo de carregamento considera a subida e a descida da massa efetiva do corpo em cada passo. A posição da carga dinâmica também foi alterada de acordo com a posição do pedestre sobre a estrutura e a função do tempo gerada, possui uma variação espacial e temporal. O efeito do calcanhar do pedestre também foi incorporado na análise. O modelo estrutural investigado baseia-se em uma passarela tubular (aço-concreto), medindo 82,5m. A estrutura é composta por três vãos (32,5 m, 20,0 m e 17,5 m, respectivamente) e dois balanços (7,5 m e 5,0 m, respectivamente). O sistema estrutural é constituído por perfis de aço tubular e uma laje de concreto, e é atualmente utilizada para travessia de pedestres. Esta investigação é realizada com base em resultados experimentais, relacionando a resposta dinâmica da passarela com as obtidas via modelos de elementos finitos. O modelo computacional proposto adota as técnicas de refinamento de malha, usualmente presente em simulações pelo método de elementos finitos. O modelo de elementos finitos foi desenvolvido e validado com resultados experimentais. Este modelo de passarela tubular permitiu uma avaliação dinâmica completa, investigando especialmente ao conforto humano e seus limites de utilização associados à vibração. A resposta dinâmica do sistema, em termos de acelerações de pico, foi obtida e comparada com os valores limites propostos por diversos autores e padrões de projeto. As acelerações de pico encontradas na presente análise indicou que a passarela tubular investigada apresentou problemas relacionados com o conforto humano. Por isso, foi detectado que este tipo de estrutura pode atingir níveis de vibrações excessivas que podem comprometer o conforto do usuário na passarela e especialmente a sua segurança.

Avaliação númérica de ensaios push-out com conectores de cisalhamento tipo pino e perfobond.

Recentemente a utilização de estruturas mistas, aço concreto, vem ganhando espaço nas construções. Isso deve-se principalmente a economia de tempo em sua execução. Além disto, nesta solução a utilização do aço e do concreto otimiza as características estruturais de seus elementos: a resistência a tração do aço e a compressão do concreto. A transferência dos esforços entre os dois materiais possui grande influência no desempenho de uma estrutura mista, sendo comum a utilização de conectores de cisalhamento na região da interface entre estes dois materiais. O Eurocode 4 define um ensaio experimental denominado push-out de modo a determinar a resistência e ductilidade de conectores de cisalhamento. Seu desempenho é influenciado pelas resistências do concreto a compressão, as dimensões e taxa de armadura da laje de concreto, dimensões do perfil de aço, a disposição e a geometria dos conectores e pelas características dos aços utilizados no conector, no perfil e nas barras de reforço. Nota-se com isso uma grande quantidade de variáveis que influenciam o ensaio. Assim, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo em elementos finitos com base no programa ANSYS para simulação de ensaios push-out. Os resultados numéricos apresentados neste trabalho foram calibrados com resultados obtidos em ensaios experimentais existentes na literatura de ensaios push-out para conectores do tipo pino com cabeça (stud) e conectores tipo perfobond. Estes últimos apresentam elevada resistência sendo influenciados por inúmeros fatores como: número e diâmetro dos furos no conector e a inclusão ou não de barras de reforço extras nestes furos.

Avaliação numérica de estabilidade lateral de vigas casteladas

Restrições de espaço e altura são frequentemente impostas às edificações residenciais, comerciais, industriais, depósitos e galpões com um ou diversos pavimentos em função de aspectos de regulamentos regionais, técnicos, econômicos ou ainda de natureza estética. A fim de proporcionar a passagem de tubulações e dutos de grande diâmetro sob vigas de aço, grandes alturas são normalmente requeridas, demandando por vezes, magnitudes de altura inviáveis entre pavimentos de edificações. Diversas soluções estruturais podem ser utilizadas para equacionar tais obstáculos, onde dentre outras, pode-se citar as vigas com inércia variável, stub-girders, treliças mistas, vigas misuladas e vigas com uma ou múltiplas aberturas na alma com geometrias variadas. No que tange às vigas casteladas, solução estrutural pautada neste estudo, a estabilidade é sempre um motivo de preocupação tipicamente durante a construção quando os contraventamentos laterais ainda não estão instalados. De qualquer forma, o comprimento destravado em geral alcançado pelos vãos destas vigas, são longos o suficiente para que a instabilidade ocorra. Todavia, o acréscimo substancial da resistência à flexão de tais membros devido ao aumento da altura oriundo de seu processo fabril em relação ao perfil matriz, aliada a economia de material e utilidade fim de serviço, garante a atratividade no aproveitamento destas, para grandes vãos junto aos projetistas. Não obstante, este aumento proporcional no comprimento dos vãos faz com que a instabilidade lateral ganhe importância especial. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo desenvolver um modelo numérico que permita a realização de uma avaliação paramétrica a partir da calibração do modelo com resultados experimentais, efetuar a análise do comportamento de vigas casteladas e verificar seus mecanismos de falha, considerando comportamento elasto-plástico, além das não-linearidades geométricas. Também é objetivo deste trabalho, avaliar, quantificar e determinar a influência das diferenças geométricas características das vigas casteladas em relação às vigas maciças com as mesmas dimensões, analisando e descrevendo o comportamento estrutural destas vigas de aço para diversos comprimentos de vãos. A metodologia empregada para tal estudo baseou-se em uma análise paramétrica com o auxílio do método numérico dos elementos finitos.

Intensidade acústica útil: um novo método para identificação de regiões radiantes em superfícies com geometrias arbitrárias

Neste trabalho é descrita a teoria necessária para a obtenção da grandeza denominada intensidade supersônica, a qual tem por objetivo identificar as regiões de uma fonte de ruído que efetivamente contribuem para a potência sonora, filtrando, consequentemente, a parcela referente às ondas sonoras recirculantes e evanescentes. É apresentada a abordagem de Fourier para a obtenção da intensidade supersônica em fontes com geometrias separáveis e a formulação numérica existente para a obtenção de um equivalente à intensidade supersônica em fontes sonoras com geometrias arbitrárias. Este trabalho apresenta como principal contribuição original, uma técnica para o cálculo de um equivalente à intensidade supersônica, denominado aqui de intensidade acústica útil, capaz de identificar as regiões de uma superfície vibrante de geometria arbitrária que efetivamente contribuem para a potência sonora que será radiada. Ao contrário da formulação numérica existente, o modelo proposto é mais direto, totalmente formulado na superfície vibrante, onde a potência sonora é obtida através de um operador (uma matriz) que relaciona a potência sonora radiada com a distribuição de velocidade normal à superfície vibrante, obtida com o uso do método de elementos finitos. Tal operador, chamado aqui de operador de potência, é Hermitiano, fato crucial para a obtenção da intensidade acússtica útil, após a aplicação da decomposição em autovalores e autovetores no operador de potência, e do critério de truncamento proposto. Exemplos de aplicações da intensidade acústica útil em superfícies vibrantes com a geometria de uma placa, de um cilindro com tampas e de um silenciador automotivo são apresentados, e os resultados são comparados com os obtidos via intensidade supersônica (placa) e via técnica numérica existente (cilindro), evidenciando que a intensidade acústica útil traz, como benefício adicional, uma redução em relação ao tempo computacional quando comparada com a técnica numérica existente.

Simulación de la refrigeración en la estampación en caliente para una pieza de chapa.

[ES]El objetivo principal de este proyecto se centra en conseguir las características mecánicas requeridas por los componentes del chasis de los vehículos con una reducción de peso y mejora de productividad, para ellos es necesario simular el proceso de templado que se da durante la estampación en caliente de una pieza de chapa mediante utillajes con conductos de refrigeración. Para ello se ha utilizado el programa de elementos finitos ANSYS hasta obtener un proceso de embutición simulado que represente con una desviación dentro de los límites aceptables el comportamiento real de la chapa en la etapa de refrigeración. Como objetivo secundario se encuentra el afianzamiento de las bases teóricas de ciencia de materiales y la adquisición de más conocimientos relacionados con la transmisión de calor entre cuerpos sólidos, centrándose sobre todo en la distribución de temperaturas sobre la superficie de éstos. En una primera parte se tratarán los conceptos generales de la estampación en caliente y sus posibles variantes. También se explicará la necesidad del uso de nuevos materiales para la industria automovilística, así como la razón por la cual se utilizan conductos de refrigeración. A continuación, se definirá la geometría de la chapa a analizar, tanto las consecuentes geometrías de los utillajes, que tendrán diferentes distribuciones de conductos de refrigeración. Además se establecerán los criterios para realizar el análisis térmico transitorio del conjunto troquel – chapa – matriz. Una vez seleccionado el tipo de análisis se profundizará en su estudio, aplicándolo a los diferentes utillajes ya citados. Se analizarán los resultados obtenidos y los errores y se buscarán posibles alternativas. Finalmente, se procederá a sacar las conclusiones de la simulación realizada y se procederá a comparar los resultados obtenidos con las diferentes distribuciones de conductos de refrigeración en los utillajes.

Modelagem do comportamento estrutural estático e dinâmico de lajes nervuradas de concreto armado.

Diversos pesquisadores têm estudado o comportamento e o emprego de lajes nervuradas de concreto armado em sistemas estruturais na engenharia civil que demonstrem viabilidade sob o ponto de vista técnico e econômico. Por esta razão, inúmeros trabalhos têm sido publicados nos últimos anos respaldados por testes experimentais e análises numéricas. Neste contexto, diversos tipos de sistemas estruturais de lajes nervuradas têm sido desenvolvidos. Assim sendo, o objetivo desta investigação é o de contribuir, no que tange ao estudo do comportamento estrutural estático e dinâmico de lajes nervuradas de concreto armado, tendo em mente o emprego destas em sistemas estruturais na engenharia civil. Este trabalho de pesquisa objetiva também o estudo da resposta dinâmica de lajes nervuradas de concreto armado, sob o ponto de vista de conforto humano, especialmente quando essas estruturas encontram-se submetidas a atividades humanas rítmicas. A definição das ações dinâmicas atuantes sobre os modelos estruturais foi feita com base em resultados experimentais, que consideram grupos de indivíduos desenvolvendo atividades rítmicas correspondentes à ginástica aeróbica (atividade sincronizada). São empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos (MEF), por meio do programa de elementos finitos ANSYS. No presente modelo computacional, as vigas de bordo, nervuras e a laje de concreto armado são simuladas por elementos finitos de casca. Os resultados obtidos ao longo do estudo, em termos das acelerações de pico, são confrontados e comparados com os limites propostos por normas de projeto, sob o ponto de vista do conforto humano. Com base na análise dinâmica das lajes nervuradas investigadas foi possível verificar que as atividades humanas rítmicas podem vir a gerar valores de acelerações de pico elevados e que violam os critérios de conforto humano. Deste modo, foi observado que, as acelerações nos modelos estudados, podem atingir níveis elevados de vibração que comprometem o conforto dos usuários.

Comportamento estrutural de ligações tubulares T e KT.

Os perfis tubulares sem costura são largamente utilizados em diversos países, porém, no Brasil, o uso desses perfis era bastante limitado, restringindo-se praticamente a coberturas espaciais. A situação do mercado brasileiro começou a se alterar em razão da maior oferta desses perfis proporcionada pelo início da produção pela V&M do BRASIL no ano de 2000, sendo assim diante da novidade da tecnologia, impõe-se a necessidade de divulgação e implementação do uso desse tipo de perfil, além de uma ampliação do número de trabalhos de pesquisa para melhor compreensão de seu comportamento estrutural. O presente trabalho apresenta uma análise paramétrica de ligações tipo KT e T, através da determinação da resistência última da ligação obtida pelo critério de deformação limite proposto por diversos pesquisadores, comparando os resultados com as prescrições do Eurocode 3, do Projeto de Norma Brasileira e do CIDECT. Adicionalmente procedeu-se na comparação do comportamento numérico global do nó de uma treliça, com a análise do comportamento numérico do nó isolado. As ligações objeto deste estudo são compostas por perfil tubular retangular (RHS) no banzo e perfis circulares (CHS) nas diagonais e montantes. Os modelos em elementos finitos, foram desenvolvidos no programa Ansys 12.0, as não-linearidades físicas e geométricas foram incorporadas aos modelos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente da ligação. Concluiu-se entre outras coisas que. para o nó da treliça em estudo neste trabalho, o carregamento de projeto máximo permitido através do dimensionamento pelas normas fica a favor da segurança quando comparado com o critério de deformação limite.

Diseño y fabricación de una boquilla coaxial de aporte de material para un láser.

[ES]Este trabajo de fin de grado tiene como objetivo principal el diseño y la posterior fabricación de una boquilla coaxial que aporte material de cobertura para “laser cladding”. Para ello se utilizarán programas de diseño gráfico para hacer la geometría y programas de elementos finitos para simular el comportamiento del polvo y el gas dentro de la boquilla.

Zehaztasun handiko artikulazioen malgutasun analisia.

[EU]Azken urteetan argi geratu da gizakiak aurrera egiteko ezinbestekoa duela zehaztasuna. Teknologia berriak geroz eta bideratuagoak daude produktuen tamaina ahalik eta gehien murrizten edota produktu handien perdoiak nanometroetara hurbiltzeko ahaleginetan. Hau lortzeko bidean ezinbestekoa da elementu guztietan zehaztasuna limitera eramatea eta funtsean, honetan zentratuko da lan hau. Proiektu hau artikulazioen zehaztasuna hobetzeko tekniketan zentratuko da, gehiago zehaztuz, optika arloan lan egingo duen errobot baten artikulazioak analizatuko ditu. Artikulazioen zehaztasun optimoa lortzeko artikulazio hauek generazio berriko artikulazioak izatea pentsatu da, artikulazio flexible edo “flexible joints” izenekoak. Artikulazio hauek, orain artekoak ez bezala, ez dituzte bi elementu elkartuko, elementu bakarrez osatuta egongo dira eta bere buruarekiko errotazioz eta flexioz egingo dute lan honela, ohiko artikulazioek funtzionamendu egokirako behar duten lasaiera baztertu egingo da zehaztasun hobeak lortuz. Lan honetan zehar artikulazio flexible mota bat aukeratuko da eta geometriaren hainbat parametroren eta material ezberdinen aurrean edukiko duen jokaera analizatuko da. Aipatu beharra dago, artikulazio flexibleak azken hamarkadetan garatutako ideiak direnez beraiei buruzko informazioa oso pribatizatua dagoela eta ez dela lan erraza hau interneten edota liburutegietan topatzea. Ala ere, hauen analisirako aurkitu den informazio guztia eranskinetan dauden artikuluetan dago. Bertatik atera den informazio garrantzitsuena elementu finituen bitartezko analisian geometriak eduki beharreko baldintza batzuk eta ulermen eta aldaratze egokia lortzeko komeni diren datuak zehaztea izan da. Interesgarria da aipatzea analisiaren ondorioak konstante elastiko eta biratu dezaketen angelu maximoaren bitartez egin direla.

Modelización acústica del interior de un tren de alta velocidad.

[ES]El presente Trabajo de Fin de Grado titulado 'Modelización Acústica del Interior de un Tren de Alta Velocidad' tiene como tarea la realización de diversos análisis acústicos de un habitáculo de un coche ferroviario. El principal objetivo va a ser ofrecer una guía detallada a modo de manual de usuario para llevar a cabo dichos análisis sin necesitar información adicional. Las herramientas de ayuda a utilizar van a ser un programa CAD de diseño como Solid Edge ST6 o Catia V5 y un software de elementos finitos como Ansys.