Uma comparação entre metodologias para cálculo da vida em fadiga no domínio do tempo e da frequência com aplicação na simulação dinâmica de implementos rodoviários

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Marques, Julian Marcell Enzveiler
• Orientador(a): Marczak, Rogerio Jose
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Fadiga (Engenharia); Simulação dinâmica; Elementos finitos; Domínio da frequência; Veículos de carga
• Palavras-chave em Inglês: Finite element; Dynamic simulation; Fatigue life in the time and frequency domain; Plate and beam
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/163899

Atualmente, a exigência da indústria na construção de estruturas complexas é consequência da acirrada concorrência, principalmente, entre empresas dos segmentos rodoviários. Com o auxílio de ferramentas computacionais, baseadas no Método de Elementos Finitos, é possível dimensionar essas estruturas submetidas a solicitações aleatórias variando no tempo. Nesse caso, é comum a realização de simulações dinâmicas no domínio do tempo que se empregue um modelo de Elementos Finitos de placa ou viga e, assim, obter as tensões nos locais críticos de interesse. Porém, análises no domínio do tempo capturam tensões e deformações com boa precisão, mas costumam ser caras computacionalmente. Na maioria dos casos estudados, a vida em fadiga é fundamental para prever falhas estruturais de elevadas proporções, como o colapso da viga principal da estrutura chassi de um implemento rodoviário. Diante disso, são de interesse tecnológico e industrial as análises no domínio da frequência, a fim de diminuir o custo computacional de simulação dinâmica independente do modelo de Elementos Finitos. Com esse propósito, o presente trabalho propõe uma comparação entre metodologias capazes em estimar a vida em fadiga no domínio do tempo e da frequência, de um caso simples e um segundo caso, mais complexo, que é o da indústria. Os diferentes modelos de Elementos Finitos e métodos de cálculos da vida em fadiga no domínio da frequência são comparados e discutidos, usando-se como referência o método clássico de cálculo da vida em fadiga, domínio do tempo. A metodologia leva em conta os diferentes Elementos Finitos empregados, as simplificações dos modelos estruturais usados e potenciais restrições cinemáticas aplicadas ao modelo. A comparação é feita com a ajuda de ferramentas comerciais que executam as análises modais, harmônicas, transientes, espectrais e rotinas de cálculos. Assim, o analista pode selecionar malhas com quantidade viável de graus de liberdade tornando possível as simulações dinâmicas e, além disso, prever a vida em fadiga no domínio do tempo para modelos simples e complexos. A partir dos resultados, verificou-se que as análises de estimativa da vida em fadiga no domínio da frequência, para modelos complexos, ainda não apresentam resultados confiáveis e, assim, são sugeridas recomendações.