Metodologia moderna de projeto
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METODOLOGIA MODERNA DE PROJETO EM ENGENHARIA MECÂNICA
COMPONENTES:
Carlos Alberto Fernandes
Malgton S. Will
Mauricio Motta
Vitor Thiago da Silva França
PROFESSOR:
Walker Antônio Lins de Santana
UNIFACS – Universidade Salvador
Departamento de Engenharia e TI
Curso: Engenharia Mecânica
ANÁLISE DE FALHAS NO ÂMBITO
DA ENGENHARIA MECÂNICA
Salvador, 2015
Introdução
A engenharia está relacionada com a criação de alguma utilidadepara resolução de problemas, satisfazendo a necessidade dos sereshumanos.
A aplicação de uma metodologia de projeto demonstra umasequência de atividades envolvendo, desde o início da criação doproduto, até a sua produção propriamente dita, passando pelo projetopreliminar, detalhamento, análise, planejamento da produção,produção e controle de qualidade e assistência ao usuário.
A grande parte dos projetos em engenharia mecânica tem umobjetivo de suportar e transmitir cargas mecânicas.
O projeto deve ser dimensionado de modo a resistir às cargasprevistas a partir de ensaios mecânicos para descobrir a resistênciamecânica, sua ductilidade e etc.
Justificativa
Aprofundar nossos conhecimentos nos métodos modernos de projeto
em engenharia mecânica para melhorar nossos conhecimentos
referentes a exigência ou quando é detectada uma necessidade em
relação ao mercado consumidor.
Importância do tema é pelo fato que demonstra toda a aplicação e
teoria do dimensionamento e produção de projetos relacionados a
engenharia mecânica.
Objetivo
Nosso principal objetivo é trazer informações que sejam
adequadas e bem funcionais para tal característica, da peça de
um carro, uma viga, testes com o foco em ensaios de falhas e
fadigas, seus processos de falhas por concentradores de
tensões, ensaios de segurança, enfim, tudo relacionado ao
desenvolvimento dos projetos na engenharia mecânica.
Procedimentos Metodológicos
Processo de projeto
Determinação dos Esforços
Análise teórica
Análise Experimental
Análise de Tensões
Métodos Analíticos
Métodos Numéricos
Métodos Experimentais
Análise de Falhas
Resistencia à fadiga
Resistencia a falha estática
Resistencia a ruptura estática
Análise de Segurança
Integração Numérico-Experimental
Estudo de Caso
Determinação dos Esforços
O projeto de estrutura requer conhecimento prévio (exato ou aproximado) das solicitações que
agem sobre a estrutura. Para as estáticas não há grandes problemas. Para dinâmicas (efeitos do
meio ambiente e cargas variáveis) há dois caminhos:
Análise teórica: Uso de modelo matemático que representa comportamento dinâmico do sistema
Análise Experimental: Determina as cargas com o equipamento em condições típicas de
utilização
Análise de Tensões
Em estruturas complexas o processo de analise de tensões deve ser capaz de tratar com formas
geométricas e casos de carregamento não triviais. Essa analise pode ser feita pelos métodos:
Métodos Analíticos: Se baseia na metodologia da mecânica dos sólidos. porem, como desvantagem,
parte de informações pré-concebidas que nem sempre são verdadeiras e pode levar ao erro.
Métodos Numéricos: Se baseia na Mecânica do Contínuo, como teoria da elasticidade e a teoria da
plasticidade. Os principais métodos numéricos em uso são o de diferenças finitas e o de elementos
finitos e o de elementos de contorno.
Métodos Experimentais: Outra possibilidade é usar analise efetuada diretamente sobre o produto.
Pode ser feita utilizando:
- Extensômetros de resistência
- Método de Moiré
- Foto-elasticidade
- Métodos holográficos
- Emissão térmica
Estudo de Caso
Análise de Falhas
A resistência do material é fundamental, é o termo de comparação para definir o nível de segurança do componente. Esta resistência deve ser compatível com o modo de falha que o material irá romper. Esta etapa preocupa-se em determinar a tensão nominal que pode solicitar o material, sem provocar falhas, para o período de vida previsto. São usados métodos para analise de fadiga e conceitos da mecânica da fratura para analise de fissuras e eventuais defeitos internos. O material deve ter capacidade de suportar cargas analisadas como:
- Resistencia à fadiga: Distinguir os dois períodos, o de nucleação e o de propagação de trinca.
- Resistencia a falha estática: Quando não possui defeitos. Pode estar associado a um escoamento, instabilidade ou ruptura.
- Resistencia a ruptura estática: Quando possui defeitos. Define o tamanho admissível de trinca para não ocorrer a ruptura.
É necessário um procedimento experimental para validar a analise em solicitações dinâmicas.
Análise de Segurança
Nesta etapa entra conceitos de confiabilidade estrutural onde o aspecto aleatório das variáveis de projeto é considerado (essa aleatoriedade ocorre no carregamento e nas propriedades do material).
Na analise de segurança o objetivo é verificar se o nível de resistência é adequado. Dependendo dos modos de falha que soa relevantes, pode ser que o nível de resistência seja pouco influenciado pelo tempo de uso do sistema, mas também pode ocorrer que a vida afete de forma significativa.
Integração Numérico-Experimental
Dentro do contexto de projeto, todas as etapas que são seguidas durante o desenvolvimento estão suportadas por sistemas computacionais onde as informações geradas formam um banco de dados que vai sendo complementado pelo modelo numérico-computacional e pelas atividades experimentais. Esta integração forma o CIE, Computer Integrated Engineering.
Assim, a tendência é o uso da integração das técnicas analítico-numéricas e experimentais buscando o incremento do conhecimento mais profundo e detalhado do comportamento do produto aumentando a confiabilidade em operação e otimizando o projeto.
Conclusão
Por fim, vimos o que o material para ser entregue ao
mercado deve passar por um certo planejamento, análise e
controle de qualidade. Vimos também que são feitos diversos
ensaios para testar as propriedades dos materiais e descobrir
seu período de vida e processos de falhas e etc.
Referências Bibliográficas
ROSA, Edison da. Análise de resistência mecânica da fratura e fadiga.
Disponível em: <http://grante.ufsc.br/download/Fadiga/FADIGA-Livro-Edison-da-
Rosa.pdf>
RESENDE, Ricardo Capúcio de. Gerenciamento de projetos. Disponível em:
<http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAhGQAL/apostila-metodologia-projeto-
maquinas>
LEAL, Marcus de Freitas. Desenvolvimento de uma metodologia moderna
de projeto de veículos. 2007. 205 f. Tese (Doutorado)-Universidade Federal de
Uberlândia, Uberlândia, 2007. Disponível em:
<http://repositorio.ufu.br/handle/123456789/3602>