Análise numérica-experimental da integridade estrutural do suporte de aço din en 10149-1.0971 do tubo de admissão de ar de motores diesel de veículos pesados

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Negretti, Thiago Barão
• Orientador(a): Couto, Antonio Augusto
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Presbiteriana Mackenzie
• Palavras-chave em Português: elementos finitos; integridade estrutural; fadiga; aço S260NC; aço S700MC
• Palavras-chave em Inglês: finite elements; structural integrity; fatigue; steel S260NC; steel S700MC
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
• Link de acesso: http://dspace.mackenzie.br/handle/10899/24164

O suporte do tubo de admissão de ar dos motores diesel de veículos comerciais tem a importante função estrutural de sustentar o tubo de admissão de ar, fixado no conjunto da turbina e no intercooler pelo tubo de admissão de ar. A falha do tubo ou da turbina impossibilitaria o funcionamento do motor. O suporte tem também a função de reduzir deslocamentos impostos na turbina pelas vibrações do motor, que podem causar danos à estrutura do conjunto mencionado. Neste trabalho é apresentado um estudo da integridade estrutural do suporte por meio de métodos experimentais e numéricos. O método dos elementos finitos é utilizado para análise modal, análises estáticas de pressão e termoelástica e análise dinâmica. São avaliados os pontos concentradores de tensão no suporte para o aço laminado à quente conforme DIN EN 1049-1.0971, conhecido comercialmente como S260NC e utilizado atualmente nos veículos comerciais e do material conforme DIN EN 10149-2 1.8974, conhecido comercialmente como S700MC e proposto para substituir o material atual. O limite de resistência à fadiga e o número de ciclos para vida em fadiga são obtidos analiticamente. Experimentalmente, para caracterização do suporte, são apresentados os resultados dos ensaios de dureza, composição química, microestrutura. Para avaliação do suporte são apresentados fratografia e cálculo da vida em fadiga. O suporte do tubo de admissão de ar não está de acordo com os critérios que foram utilizados para os cálculos, o que confirma a falha que está ocorrendo nos veículos que o utilizam. O suporte, para ambos os materiais apresentou tensões acima do limite de fadiga calculado. O suporte com o material atualmente utilizado apresentou número de ciclos 6,16 x 104 ciclos, sugerindo fadiga de baixo ciclo. O suporte fabricado com o material proposto reduziu o limite de fadiga em 29%. A região de onde ocorreu a falha nas amostras dos suportes testados em laboratório é a mesma da falha ocorrida em campo, demonstrando consistência do dispositivo e carregamento cíclico utilizados para o ensaio de fadiga. A tensão limite de fadiga calculada através do número de ciclos obtido experimentalmente é em média de 16% maior em relação ao calculado analiticamente. Uma amostra do material proposto S700MC chegou a 1,00 x 106 ciclos, indicando que o mesmo pode ter vida infinita. Os limites de fadiga calculados analiticamente e experimentalmente possuem valores próximos, demonstrando que os métodos utilizados estão consistentes.