998 resultados para Modelos de elementos finitos
Resumo:
Neste trabalho projetou-se um mecanismo que permite fazer ensaios em volantes bimassa de modo a poder verificar o momento de toro aplicado em funo do angulo de rotao das duas massas do volante. O volante bimassa um componente do motor do veculo que fica acoplado embraia-gem e que tem como principal funo a transferncia do momento de fora proveniente da cambota para a transmisso. Este tem a vantagem de permitir a reduo das vibraes e ru-dos provenientes do motor com o objetivo de aumentar o conforto de conduo. Devido s falhas que ocorrem no sistema de amortecimento destes componentes, surgiu a necessidade de desenvolver um mecanismo que as pudesse detetar de uma maneira simples e rpida. O projeto foi um processo iterativo, que passou pela determinao das funcionalidades do mecanismo at escolha dos componentes que permitissem no s cumprir essas funcionali-dades, como tambm garantir a sua eficaz utilizao, tendo em conta os custos. Nesta fase procedeu-se ainda ao dimensionamento dos componentes mais crticos e que poderiam causar a cedncia da estrutura, realizando uma anlise estrutural do mecanismo com o auxlio de um software de elementos finitos. No final efetuou-se a escolha dos elementos de ligao necessrios ao funcionamento do mecanismo e estimou-se o seu custo de produo, para posterior construo por parte da Schaeffler Group.
Resumo:
De modo a eliminar a propagao de fissuras ocorridas em condutas de evacuao de produtos da combusto de turbinas a gs utilizadas para propulso naval, neste estudo feita a avaliao de diferentes geometrias alternativas para a estrutura mencionada, assim como se avalia a possibilidade de substituio local, nas zonas crticas, do material actualmente utilizado na conduta por uma nova liga de alta resistncia. A possibilidade de utilizar um novo ao inoxidvel austentico Cr-Mn, de alta resistncia (ThyssenKrupp, 2009), est a ser estudada e alguns resultados experimentais efectuados a este material, obtidos a temperatura ambiente e a alta temperatura, so apresentados. Este trabalho pode ser dividido em duas partes principais. Uma primeira parte onde se apresenta a anlise experimental realizada e uma segunda parte, que trata a simulao numrica da conduta por elementos finitos. Na anlise experimental foram realizados ensaios de traco uniaxial, ensaios de dureza e de caracterizao geomtrica do cordo de soldadura de ligaes soldadas de tipo topo a topo entre o ao AISI 316L e o ao Cr-Mn. Alguns dos resultados experimentais obtidos em provetes soldados com combinaes dos materiais de base, ao AISI316L e Cr-Mn, a 24C e 350C, so: a tenso de cedncia do ao Cr-Mn cerca de 66% e 35% mais elevada que a obtida para o ao AISI 316L, a 24 e 350C, respectivamente; a tenso de rotura tambm 33% e 19% mais elevada que o ao AISI 316L, para as mesmas temperaturas. Os ensaios de dureza revelam valores mdios que esto de acordo com as propriedades mecnicas obtidas temperatura ambiente. Tendo como referncia os resultados experimentais obtidos para as propriedades mecnicas dos materiais, assim como a distribuio de temperaturas e de presso interna devido aos gases resultantes da combusto, foi feita a simulao numrica de diferentes geometrias da conduta, tendo sido determinado o nvel das tenses presentes na superfcie da conduta. A distribuio de temperatura e presso introduzidas nas anlises numricas foram calculadas e verificada a sua validade por comparao com os resultados obtidos por (Cruz, 2009). Os resultados das anlises numricas sugerem que a alterao da geometria actual da conduta pode ser benfica uma vez que as tenses principais mximas induzidas na estrutura podem diminuir mais de 26%, quando comparadas com as tenses termomecnicas induzidas na geometria actual da conduta.
Resumo:
Nos dias de hoje, devido rpida expanso dos meios urbanos e consequentemente das redes de energia eltrica, o correto funcionamento de todo o sistema tornou-se no ponto fulcral para a satisfao, confiabilidade, qualidade e reduo de custos para todos os utilizadores. Como tal, a agregao de redes e consequente expanso provoca o aumento do risco de correntes de Curto-Circuito (CC) que podero levar destruio de equipamentos que constituem a rede, bem como a problemas para os consumidores. Deste modo os limitadores de correntes constitudos por materiais com propriedades supercondutoras, nomeadamente, Supercondutores de Alta Temperatura (SAT), tornam-se numa soluo para a resoluo deste problema que afeta grande parte da populao. Os Limitadores de Corrente Supercondutor (LCS) constituem uma soluo garantindo a proteo das redes de energia, bem como dos equipamentos e infraestruturas que os compem, analogamente a outras solues j existentes. Estes apresentam invisibilidade numa rede em regime de funcionamento normal e so desenvolvidos com o intuito de apresentar uma rpida recuperao e elevada impedncia aquando da ocorrncia de falha, minimizando os danos que poderiam causar. Na presente dissertao so apresentados estudos e anlises a trs topologias de LCS do tipo indutivo de blindagem magntica com base em simulaes recorrendo ao software de elementos finitos Flux2D e com base nos ensaios experimentais. O estudo baseia-se na anlise do modo de funcionamento dos LCS em regime de funcionamento normal, variando algumas caractersticas dos limitadores, bem como a anlise crtica a algumas variveis no mbito do tema da presente dissertao, de modo a minimizar as perdas.
Resumo:
Nesta dissertao realizado o estudo de um motor em disco polifsico com armadura convencional e rotor que pode ser convencional, em alumnio, ou composto por material supercondutor de alta temperatura multisemente. O motor com o rotor em alumnio apresenta um comportamento assncrono bem definido, baseado na lei geral de induo de eletromotrizes no induzido. Contudo, ao ser mergulhado em azoto lquido, evidencia melhores caractersticas elctricas, tanto do induzido como do indutor, mesmo que o ncleo ferromagntico convencional possa exibir degradao magntica. O motor com o rotor SAT exibe um comportamento distinto, evidenciando ambos os regimes sncrono e assncrono estveis. O regime sncrono fica caracterizado pelo fenmeno de aprisionamento de campo, que garante que o rotor gire sncrono com o campo girante do estator. Em regime assncrono, para um determinado valor de binrio resistente aplicado superior ao electromagntico mximo desenvolvido pelo motor, o fenmeno de escoamento de campo est presente, sendo o binrio electromagntico motor reforado por um binrio extra de perdas de carcter resistivo desenvolvidas no rotor devido interaco da densidade de corrente a campos elctricos que se estabelecem no rotor. Neste caso, o fenmeno de escoamento de campo no devido a foras de Lorentz que se definem na matriz de Abrikosov, mas sim devido a esta ser puxada pelo campo girante do estator, ficando a matriz a deslizar sobre o rotor. De modo a obter as caractersticas dos sistemas electromecnicos em estudo realizada uma anlise terica, baseada na teoria convencional das mquinas elctricas, com o objectivo de compreender alguns dos fenmenos do motor de fluxo axial, e uma anlise baseada num programa comercial de elementos finitos onde o fenmeno da supercondutividade simulado com base na relao entre o campo eltrico e a densidade de corrente pela lei da potenciao (EJ power law). O ensaio dos motores referidos realizado para comparar ambos os sistemas e de realar o princpio de funcionamento e as caractersticas mais relevantes de cada um. Da anlise realizada desenvolvido um modelo que caracteriza o funcionamento da mquina com o rotor com SAT.
Resumo:
No pr-dimensionamento de cortinas de conteno flexveis multi-escoradas so frequentemente utilizados diagramas aparentes, sobretudo para a previso das cargas nas escoras. Nos casos de nveis freticos elevados, tais diagramas, em especial quando dizem respeito a solos arenosos, foram obtidos em situaes em que foi possvel proceder ao rebaixamento do nvel fretico. O trabalho pretende contribuir para a compreenso da distribuio das presses totais sobre a cortina nos casos em que tal rebaixamento no se verifique. Comea-se por fazer uma breve anlise do problema com base no publicado na bibliografia. Recorrese a anlises tenso-deformao, por elementos finitos, para o estudo de um caso-base, comparando-se cenrios em que no se considera a presena de gua no terreno com outros em que tal presena se verifica, tanto modelando os efeitos da percolao como assumindo que a cortina impede a entrada de gua para a escavao. Procede-se a anlise paramtrica que procura estudar os efeitos nas presses na cortina da altura enterrada, do peso volmico do solo, da rigidez das escoras, da rigidez da parede, da largura de escavao, da escala do problema e da resistncia do terreno. Analisam-se os resultados obtidos e tiram-se algumas concluses sobre os diagramas a adoptar no pr-dimensionamento para os casos de nvel fretico elevado.
Resumo:
Esta dissertao teve como principais objectivos determinar a resistncia fadiga de instrumentos endodnticos de Nquel-Titnio sujeitos a polimento electroltico e tratamento trmicopor autoclave, assim como estudar o comportamento estrutural dos instrumentos, atravs de anlise numrica pelo mtodo dos elementos finitos, quando sujeitos curvatura em trs regies distintas. Vinte e dois instrumentos Hyflex (Coltene, Switzerland), com dois tamanhos diferentes (.04/20 e .06/20), foram divididos em 3 grupos: Grupo I, 4 instrumentos (dois de cada tamanho) sem qualquer tipo de tratamento trmico ou superficial; Grupo II, 12 instrumentos (seis de cada tamanho) submetidos a polimento electroltico; Grupo III, 6 instrumentos (trs de cada tamanho) submetidos a polimento electroltico e tratamento trmico por autoclave. Todos os instrumentos foram sujeitos a testes de fadiga por flexo rotativa. Os instrumentos foram polidos, aplicando uma potncia de 30 V, durante 3 segundos, a uma taxa de escoamento da soluo electroltica igual a 1. O tratamento trmico em autoclave foi realizado a uma temperatura e presso de 134C e 2,16 bar, respectivamente, durante 30 minutos. O raio e ngulo de curvatura impostos durante os ensaios experimentais foram de 4,7 mm e 45, respectivamente. A velocidade de rotao utilizada para testar os instrumentos foi de 500 rpm. O tempo at fractura foi registado e o nmero de ciclos fractura foi calculado. Calculou-se a rea circular equivalente do instrumento Hyflex .06/20, em 3 regies diferentes do mesmo (apical, central e coronal), na seco do instrumento correspondente a metade do comprimento do arco imposto pela curvatura do canal. Os valores de extenso tericos foram calculados com o objectivo de comparar com a distribuio de tenso e extenso obtida pelo mtodo dos elementos finitos. Os valores calculados analiticamente esto coerentes com os valores obtidos pelo mtodo dos elementos finitos. Existe um grande risco de fractura do instrumento durante o tratamento endodntico de canais radiculares que imponham curvaturas coronais aos instrumentos. Analisando os resultados obtidos experimentalmente, verifica-se que existem diferenas significativas, na durao e no nmero de ciclos fadiga, entre os instrumentos polidos e no polidos e entre os instrumentos com e sem tratamento trmico por autoclave. Conclui-se que o polimento electroltico tem uma influncia significativa na vida fadiga dos instrumentos Hyflex .04/20 e .06/20. O tratamento trmico por autoclave tem uma influncia negativa nos instrumentos Hyflex .04/20 e uma influncia positiva nos instrumentos Hyflex .06/20.
Resumo:
O trabalho desenvolvido na presente dissertao tem como principal objetivo a determinao da carga crtica e do respetivo comprimento de encurvadura de pilares-estaca, contemplando diversos casos de estudo. So efetuadas duas abordagens ao problema de forma a poder realizar estudos comparativos das metodologias adotadas. O primeiro tipo de anlise baseado no mtodo de Elementos Finitos; o segundo tipo de anlise efetuado com base no programa de clculo automtico SAP2000, utilizando elementos de barra. Para resoluo do problema em questo, comum em pilares de pontes ou viadutos em beto armado, considera-se comportamento elstico do material do pilar e do solo onde este se encontra implantado, admitindo um modelo de fundao de Winkler. Primeiramente, so apresentados os fundamentos tericos que suportam o tema da dissertao de forma a dar ao leitor um enquadramento de vrios aspetos inerentes a fenmenos de instabilidade estrutural. Em seguida, descreve-se a metodologia adotada para anlise do problema. Finalmente so apresentados casos de estudo retirados de um projeto realizado num viaduto. Nesses casos, so analisados pilares com geometrias diferenciadas, quer na direo longitudinal quer na direo transversal.
Resumo:
A rotura de fundo de escavaes em solos arenosos, com nvel fretico elevado e em que se procede ao rebaixamento do nvel de gua no interior da escavao, causando percolao em torno da cortina, sobretudo tratada como se fosse um problema de levantamento hidrulico, em que o colapso ocorre por anulao da tenso efetiva e independente da resistncia do solo. No entanto, em fase anterior anulao da tenso efetiva, esta dever assumir um valor baixo, que poder causar a rotura do fundo. Tal problema no , praticamente, abordadona bibliografia, sendo objeto do estudo desenvolvido. Recorre-se anlise tenso-deformao, por elementos finitos, de um caso de estudo, seguido da determinao numrica do coeficiente de segurana e, portanto, do parmetro de resistncia do solo no colapso. A partir deste caso de estudo, desenvolve-se um conjunto de anlises paramtricas incidindo sobre aspetos estruturais, mecnicos e geomtricos. So analisados os resultados obtidos e so tiradas concluses relativamente ao fenmeno de rotura de fundo de escavaes em solos arenosos.
Resumo:
A propagao de fenda sob fadiga pode ser observada em vrios componentes mecnicos, que podem ser feitos de chapa fina ou espessa (ou cascas) e, consequentemente, serem sujeitos a estado plano de tenso ou estado plano de deformao, respectivamente. As cargas aplicadas num corpo slido que contm um entalhe estreito ou uma fenda aguda iro induzir uma zona de escoamento limite de material com uma dimenso que depender das propriedades mecnicas do material, bem como a espessura do corpo, o comprimento de fenda e a intensidade das cargas aplicadas. A propagao da fenda pode ento ocorrer sob modo I, II, III ou modo misto. Esta tese apresenta as funes integrais JI, JII e JIII , que foram correlacionadas com os factores de intensidade de tenso KI, KII e KIII, para provetes CT espessos e finos. A avaliao dos valores do Integral-J foi feita para diferentes comprimentos de fenda, ao longo da frente de fenda, usando o Mtodo dos Elementos Finitos (MEF), com ns colapsados e intermdios deslocados a do comprimento da aresta, com o objectivo de simular a singularidade na extremidade da fenda. A interaco entre os modos de abertura, corte e rasgamento tambm discutida. Adicionalmente, a propagao de fenda sob o modo I e o modo III foi determinada experimentalmente, temperatura ambiente, para um ao inoxidvel austentico Cr-Mn de alta resistncia.
Resumo:
Esta dissertao tem por objetivo ser um contributo para o dimensionamento de placas de ancoragem dispostas verticalmente em solos respondendo em condies drenadas. Para tal, recorre-se a um programa de elementos fnitos que implementa os teoremas esttico e cinemtico da anlise limite para o clculo da carga ltima de uma placa de ancoragem. O documento mostra o estudo efetuado sobre a infuncia dos parmetros, quer geomtricos, quer mecnicos, tanto do macio como da placa, sobre a capacidade de carga registada. Do ponto de vista geomtrico foi estudada em condies bidimensionais a infuncia da profundidade relativa da colocao da placa. Em condies tridimensionais, para alm deste aspeto, foi tambm estudada a infuncia da largura da placa. Do ponto de vista mecnico estudou-se a infuncia na capacidade de carga do ngulo de resistncia ao corte assim como da rugosidade da placa. Os resultados deste estudo so apresentados sob a forma de fatores de arrancamento em funo dos diversos parmetros estudados. Os resultados obtidos so comparados com os resultados de carcter experimental e numrico terico de outros autores encontrados na literatura. No final do trabalho, apresenta-se uma proposta sob forma grfica de uma relao entre as capacidades de carga de uma placa finita e de uma placa corrida.
Resumo:
A determinao do coeficiente de permeabilidade de filtros de barragens de aterro feita com a aplicao de equaes empricas. Dado que estas equaes variam com o ndice de vazios, a sua aplicao a um mesmo filtro, pode originar variaes do coeficiente de permeabilidade, consoante o valor de ndice de vazios que lhe atribudo. Neste trabalho feita uma anlise, aplicando diferentes formulas empricas devidamente selecionadas a dois filtros construdos para o controlo do movimento de partculas e analisam-se os resultados obtidos. Os dois filtros so ainda sujeitos a ensaios de permeabilidade em laboratrio com uso do permemetro de parede rgida a carga constante, variando o seu ndice de vazios, de modo a perceber qual das equaes adotadas melhor se adequa aos resultados obtidos no laboratrio. Por fim, feita uma anlise da estabilidade hidrulica de uma barragem de aterro zonada, modelada com base num programa de elementos finitos, da qual fazem parte um filtro chamin e um filtro horizontal, aos quais se aplicou uma gama de coeficientes de permeabilidade inserida nos resultados obtidos nas equaes anteriores.
Resumo:
A percolao da gua nos solos impe-lhe foras, designadas por foras de percolao, que alteram a distribuio das foras de massa e, portanto, das tenses efectivas no macio. Neste trabalho desenvolve-se, implementa-se e valida-se um programa numrico de anlise de escoamentos capaz de caracterizar eficazmente o comportamento da gua nos solos em regime permanente. O programa detalha as presses de gua, as cargas hidrulicas, as velocidades e as foras de percolao. Em seguida, para avaliar a influncia do escoamento de gua na estabilidade das mais variadas obras geotcnicas recorre-se a um programa de elementos finitos que implementa numericamente o teorema cinemtico da anlise limite. Os exemplos de aplicao realizados para validao demonstram que o clculo implementado conduz a resultados muito semelhantes, por vezes melhores, aos obtidos por outros autores, tanto a nvel analtico como numrico. Conclui-se o trabalho com o estudo da influncia de escoamentos com componente maioritariamente vertical na capacidade resistente de fundaes superficiais. No caso de um escoamento estritamente vertical necessria a condio de permeabilidade de fundao. A impermeabilidade da fundao altera o regime de escoamento, e, portanto, a distribuio das foras de percolao e das tenses efectivas. Este estudo tem como objectivo avaliar preliminarmente a influncia desta alterao na capacidade resistente de fundaes superficiais.
Resumo:
A presente comunicao descreve o estudo paramtrico desenvolvido com base no mtodo dos elementos finitos (MEF) para analisar a influncia de factores geomtricos e mecnicos no comportamento flexo-compresso de pilares de beto armado (BA) reforados com cantoneiras e presilhas de ao (steel caging). Com base num modelo de elementos finitos 3D, levou-se a cabo um estudo numrico sobre a influncia de vrios fatores no comportamento flexo-compresso de pilares BA. Esses factores so: a dimenso dos pilares, a dimenso dos elementos que formam o reforo (cantoneiras e presilhas) e as propriedades mecnicas dos materiais constituintes do pilar de beto armado e do reforo (cantoneiras e presilhas de ao).
Resumo:
Tese de Doutoramento em Engenharia Civil
Resumo:
Dissertao de mestrado integrado em Engenharia Mecnica
