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Título: Otimização do projeto de eixos de transmissão rotativos utilizando o conceito de projeto de experimentos e elementos finitos
Título(s) alternativo(s): Optimization of rotary drive shafts project using thedDesign of experiments and finite element concept
Autor(es): Ribeiro, Kevin Mauricio Menon
Orientador(es): Rigoni, Emerson
Palavras-chave: Máquinas - Projetos
Método dos elementos finitos
Otimização matemática
Projeto experimental
Engenharia de protótipos
Machine design
Finite element method
Mathematical optimization
Experimental design
Prototypes, Engineering
Data do documento: 16-Mai-2016
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: RIBEIRO, Kevin Mauricio Menon. Otimização do projeto de eixos de transmissão rotativos utilizando o conceito de projeto de experimentos e elementos finitos. 2016. 60 f. Trabalho de Conclusão Curso de (Especialização em Engenharia da Confiabilidade) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2016.
Resumo: Um dos componentes mecânicos que merece destaque no projeto de máquinas são os eixos de transmissão. Estes eixos são utilizados com o intuito de transmitir o movimento de rotação e torque de um local ao outro em máquinas rotativas. Os eixos de transmissão estão submetidos a esforços de flexão, tração, compressão e torção os quais atuam de maneira isolada ou combinada. Devido a esta grande variedade de esforços, faz necessário que os projetistas levem cada vez mais em consideração a resistência a fadiga no projeto deste tipo de componente, sendo necessário avaliar a suas características através de simulações numéricas pelo Método de Elementos finitos. A combinação entre o método de elementos finitos juntamente com os conceitos provenientes de projeto de experimentos pode ser uma ferramenta eficaz na etapa de desenvolvimento de produtos. O uso de ferramentas computacionais de análise durante o projeto diminui os custos e o tempo de desenvolvimento de produto, permitindo inclusive que os projetistas avaliem os efeitos de diversos parâmetros, tais como a mudança de geometria e escolha do material, sem a necessidade da construção de protótipos físicos. O presente trabalho tem como foco realizar o projeto de um eixo de transmissão otimizado, visando maximizar o número de ciclos de vida até a falha e minimizar o gasto de material para sua fabricação. A referida otimização se dá pelo emprego dos conceitos provenientes do método de Elementos Finitos e do Projeto de Experimentos.
Abstract: One of the mechanical components worth mentioning in machine design are the shafts. The drive shafts are used in order to transmit rotational motion and torque from one location to another in rotating machinery. In real situations the drive shafts are subject to bending stress, tensile, compression and torsion which act in isolation or combination. Because of this wide variety of types of requests is necessary that designers increasingly take into account the fatigue resistance in the design of this type of component, it is necessary to evaluate its characteristics through numerical simulations by finite element method. The combination of the finite element method along with the concepts from design of experiments can be an effective tool in the product development stage. The use of computational tools of analysis during the design lowers costs and product development time, allowing even designers to evaluate the effects of various parameters such as the change of geometry and material choice, without the need to build physical prototyping. This study aims to optimize the design of a drive shaft to maximize the number of life cycles to failure and minimize the expenditure of material for their manufacture. Such optimization is through the use of concepts from the Finite Element Method and Design of Experiments.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/8481
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