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Título: Uso do método dos elementos finitos no estudo das tensões de flexão em engrenagens de ferro fundido nodular austemperado
Autor(es): Bru, Lucas Brasil Wanda
Orientador(es): Silva, Carlos Henrique da
Palavras-chave: Método dos elementos finitos
Deformações e tensões
Engrenagens
Ferro fundido
Engenharia mecânica
Finite element method
Strains and stresses
Gearing
Cast-iron
Mechanical engineering
Data do documento: 15-Dez-2015
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: BRU, Lucas Brasil Wanda. Uso do método dos elementos finitos no estudo das tensões de flexão em engrenagens de ferro fundido nodular austemperado. 2015. 85 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2015.
Resumo: A busca por um material que possa substituir parte da grande gama de aços utilizados na indústria se justifica em diversos fatores: redução de custos, ganho de propriedades mecânicas, inovação industrial. O estudo do comportamento sob solicitação de engrenagens de ferro fundido nodular austemperado (Austempered Ductile Iron -ADI) se encaixa nesse campo. Neste trabalho foi estudada a influência dos de nódulos de grafita no campo de tensões nos campos de tensão de flexão de engrenagens cilíndricas de dentes retos por meio de simulação de elementos finitos, utilizando o programa comercial Abaqus. Dentre os resultados obtidos estão a influência do tamanho, da quantidade, da disposição e da distância entre nódulos de grafita. Estas influências foram estudadas utilizando técnicas de submodelagem em análises 3D e o modelo da engrenagem foi criado utilizando equações específicas encontradas na literatura para melhor acomodar as variações da geometria. Os resultados são apresentados tanto em gráficos que demonstram a variação de tensões no campo de tensões com a inserção dos nódulos quanto em gráficos que mostram a variação de concentração de tensão devido à cada modificação proposta. Entende-se que a grafita tem influência direta no campo de tensões gerado na raiz do dente da engrenagem, porém a concentração de tensão nunca excede 1,6 vezes a tensão existente sem a presença da mesma.
Abstract: The search for a material that may substitute a part of the big range of steels utilized in the industry justify itself in several factors: cost reduction, mechanic properties gains, industrial inovation. The study of the behavior under stress of Austempered Ductile Iron (ADI) spur gears fits in this field. In this monography was studied the influence of graphite nodules in the bending stress field of spur gears by finite element analysis, using the comercial software Abaqus. Among the obtained results there are the influence of the size, quantity, disposition and distance between graphite nodules. These influences were studied using submodeling technics in 3D analises and the spur gear model was made using specific equations found in literature to better accommodate the geometry variations. The results are presented as charts which show the variation in the stress field when nodules are inserted and charts that show the stress concentration variation due to each proposed modification. It’s understood that the graphite has direct influence in the stress field generated at the spur gear teeth root, but the stress concentration never exceed 1,6 times the existing stress without the graphite.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10176
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