Simulação numérica para o crescimento de trincas em dentes de engrenagens utilizando o método estendido dos elementos finitos

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Quadros, Pedro Murilo Souza de
• Orientador(a): Silva, Carlos Henrique da
• Banca de defesa: Ferreira, Ana Paula Carvalho da Silva, Luersen, Marco Antônio, Arbelo, Mariano Andrés
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Ferro fundido - Simulação por computador; Engrenagens; Fadiga; Metais - Corte; Usinagem - Tratamento térmico; Método dos elementos finitos; Metais - Propriedades mecânicas; Engenharia mecânica; Cast-iron - Computer simulation; Gearing; Fatigue; Metal-cutting; Machining - Heat treatment; Finite element method; Metals - Mechanical properties; Mechanical engineering
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROJETOS DE MAQUINAS::ELEMENTOS DE MAQUINAS
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3793

O ferro fundido nodular austemperado (Austempered Ductile Iron – ADI) tem se destacado nas últimas décadas devido às suas ótimas propriedades mecânicas quando comparado com outros grupos de ferros fundidos e com algumas famílias de aços. Destacam-se como propriedades importantes a resistência à tração, a usinabilidade, o limite de fadiga e a resistência ao desgaste. O ADI possui nódulos de grafita em sua microestrutura, e estes nódulos atuam como concentradores de tensão no material, mas também garantem a ductilidade como propriedade importante desse material. Desta forma, foi modelado um par de engrenagens cilíndricas de dentes retos fabricadas em ADI de maneira a simular o contato entre os dentes desse par. A aplicação da carga foi realizada em um ponto definido como raio de carga. Posteriormente, uma trinca inicial foi inserida no modelo e nódulos de diferentes tamanhos e posições foram adicionados próximos a região da ponta da trinca. O método estendido dos elementos finitos (XFEM, em inglês) foi utilizado para avaliar a propagação de trincas, visto que esse método permite com que não seja necessário a realização do refino da malha na ponta da trinca (remeshing, em inglês) na ponta da trinca para cada iteração. Dadas as simplificações utilizadas no modelo numérico, foi realizada uma validação para a propagação da trinca e resultados qualitativos foram gerados. Os resultados apresentados mostram que o tamanho e a posição do nódulo em relação à ponta da trinca são os fatores que têm mais influência sobre a propagação da trinca.