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Título: Análise do comportamento do desgaste em um sistema pino-disco através de ensaios experimentais combinada com avaliação de pressão de contato por meio de simulação numérica
Autor(es): Trevisan, Daniel Carlo Nadalin
Orientador(es): Silva, Carlos Henrique da
Palavras-chave: Desgaste mecânico
Método dos elementos finitos
Métodos de simulação
Mechanical wear
Finite element method
Simulation methods
Data do documento: 26-Abr-2013
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: TREVISAN, Daniel Carlo Nadalin. Análise do comportamento do desgaste em um sistema pino-disco através de ensaios experimentais combinada com avaliação de pressão de contato por meio de simulação numérica. 2013. 124 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2013.
Resumo: A vida de um componente mecânico, principalmente daquele submetido a cargas dinâmicas é quase sempre determinada pelas condições de carregamento à que está sujeito. Tensões alternadas de fadiga, assim como tensões de contato, precisam receber atenção especial durante o projeto de um equipamento. Algumas vezes, essa postura não é observada pelos projetistas seja pela falta de conhecimento aprofundado de certos critérios de falha (Von Mises ou Tresca), ou mesmo pelo tempo que uma análise mais completa possa exigir. Então, acaba-se adotando o superdimensionamento de componentes como estratégia de projeto. O problema dessa conduta é a possibilidade de encarecer o projeto ou até mesmo aumentar a complexidade de fabricação. A partir da observação da dificuldade para considerar o critério de desgaste no âmbito de um projeto, somado ao fato de que todo componente mecânico em contato deslizante está suscetível a esse fenômeno, vislumbrou-se a oportunidade de trabalhar com a teoria do desgaste associada a ferramentas de análise já existentes. A proposta do presente trabalho inclui aplicar o volume de desgaste medido para cálculo do campo de tensões instantâneo a que o corpo de prova está submetido. Para atingir tal objetivo, foi utilizada a combinação de duas ferramentas: análise experimental e método de elementos finitos (MEF). A integração entre essas duas ferramentas foi feita adotando o modelo de desgaste proposto por Archard. Modelo em que o volume de desgaste está associado à distância percorrida durante o ensaio e à pressão no contato entre os componentes. Já o MEF atuou fornecendo os campos de pressão para possibilitar o cálculo do coeficiente de desgaste que varia com o transcorrer do ensaio. A análise se restringiu ao contato esfera (alumínio) contra disco (aço liga AISI D2 temperado e revenido). Os resultados obtidos foram satisfatórios e mostram que a metodologia empregada é viável, pois, a partir do uso do modelo de Archard, consegue-se descrever bem a variação do coeficiente desgaste ao longo do ensaio.
Abstract: The life of a mechanical component, especially that subjected to dynamic loads is almost always determined by the loading conditions to which it is subject. Alternating stress fatigue, as well as contact stresses, need to receive special attention during the design of a device. Sometimes, this approach is not observed because of the designer’s lack of depth knowledge of certain failure criteria (Von Mises or Tresca), or even by the bigger time spent to a more complete analysis would require. Then, it ends up taking oversizing of components such as design strategy. The problem with this approach is the possibility of getting a more expensive desing or even increase manufacturing complexity. From the observation of the difficulty to consider the criterion of wear within a project, associated with the fact that every mechanical components in sliding contact is susceptible to this phenomenon, it was saw the opportunity to work with the theory of wear associated with existing analysis tools. The purpose of this work includes applying the wear volume measured to calculate the stress field in the instant that the test body is subjected. To achieve this target, it was used the combination of two tools: experimental analysis and finite element method (FEM). The integration between these two tools was made by adopting the wear model proposed by Archard wear. Model in which the wear volume is associated with the distance traveled during the test and the contact pressure between the test bodies. The FEM applied supplied pressure fields to enable the calculation of the wear coefficient that varies with the passing of the test. The analysis was restricted to the sphere contact (aluminum) against disk (AISI D2 alloy steel hardened and tempered). The results obtained were satisfactory and show that the method is feasible, since, from the use of Archard model, it is possible to describe well the wear coefficient variation throughout the test.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/6402
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