Page 1

EMANUEL AUGUSTO DE FREITAS

OTIMIZAÇÃO DA ESTRUTURA METÁLICA PARA UM CARRO ALEGÓRICO

Guaratinguetá 2011


EMANUEL AUGUSTO DE FREITAS

OTIMIZAÇÃO DA ESTRUTURA METÁLICA PARA UM CARRO ALEGÓRICO

Trabalho de Graduação apresentado ao Conselho de Curso de Graduação em Engenharia Mecânica da Faculdade de Engenharia do Campus de Guaratinguetá, Universidade Estadual Paulista, como parte dos requisitos para obtenção do diploma de Graduação em Engenharia Mecânica. Orientador: Prof. Dr José Elias Tomazini

Guaratinguetá 2011


F866o

Freitas, Emanuel Augusto de Otimização da estrutura metálica para um carro alegórico / Emanuel Augusto de Freitas – Guaratinguetá : [s.n], 2011. 33 f : il. Bibliografia: f. 33 Trabalho de Graduação em Engenharia Mecânica – Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá, 2011. Orientador: Prof. Dr. José Elias Tomazini Coorientador: Prof. Dr. Antonio Wagner Forti

1. Teoria das estruturas 2. Método dos elementos finitos I. Título CDU 624.04


DADOS CURRICULARES

EMANUEL AUGUSTO DE FREITAS

NASCIMENTO

30.06.1982 – FERRAZ DE VASCONCELOS / SP

FILIAÇÃO

Sueli de Freitas

2004/2011

Curso de Graduação Engenharia Mecânica - Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá – Universidade Estadual Paulista


Dedicatória

À minha mãe que dedicou uma vida à educação do filho que aqui lhe presta esta singela homenagem.


AGRADECIMENTOS

Agradeço ao professor Dr. Agnelo Marotta Cassula pela oportunidade de desenvolver o tema proposto neste trabalho e por toda a infra estrutura cedida durante a sua realização. Ao amigo Erick Siqueira Guidi que me ensinou os primeiros passos da simulação computacional com Ansys e sempre se dispôs a oferecer ajuda. Aos amigos Ellen e Erik pela amizade, companhia e apoio, fundamental no desenvolvimento do trabalho. Ao orientador professor Dr. José Elias Tomazini que aceitou me orientar sem fazer objeção ao tema, e que mostrou ser um verdadeiro amigo dando todo o apoio necessário para a conclusão do projeto. Á equipe UNESP Racing de formula SAE e seu orientador professor Antonio Wagner Forti, que com a sua amizade, cumplicidade e paciência, me proporcionaram a oportunidade impar de aprimorar meus conhecimentos de engenharia que foram essenciais para o desenvolvimento deste projeto. À secretária do departamento de engenharia mecânica Rosiléia Ribeiro de Matos Dias Batista pela presteza, apoio nas horas difíceis e amizade.


Epígrafe

“Tudo deve ser feito o mais simples possível, mas não de forma simplista” Albert Einstein


FREITAS, E. A. Otimização da estrutura metálica para um carro alegórico. 2011. Trabalho de Graduação (Graduação em Engenharia mecânica) – Faculdade de Engenharia

do

Campus

de

Guaratinguetá,

Universidade

Estadual

Paulista,

Guaratinguetá, 2011.

RESUMO

O carnaval é a oportunidade única das agremiações demonstrarem o trabalho anual da comunidade, e o carro alegórico é um dos principais componentes desta comemoração, sendo o responsável por contar o samba enredo através de alegorias e transportar personalidades importantes. O excesso de peso dos carros alegóricos que na maioria são produzidos a partir de estruturas de ônibus e caminhão exige maior quantidade de pessoas para empurrar o veículo além de aumentar os esforços sobre os sistemas de direção, suspensão e rodas, aumentando a probabilidade de quebra e a perda do trabalho de um ano. O objetivo deste trabalho é utilizar os conceitos de resistência dos materiais aliado a simulação computacional para obter uma estrutura que possua o menor peso possível sem comprometer a segurança dos componentes transportados e que seja de fácil manufatura, transporte e armazenamento.

PALAVRA-CHAVE: Analise estrutural. Elementos finitos. Otimização de estrutura.


Freitas, E. A. Optimization of a metal frame to float: 2011. Graduate Work (Graduate in Mechanical Engineering) – Faculldade de Engenharia do Campus de Guaratinguetá, Universidade Estadual Paulista, Guaratinguetá, 2011.

ABSTRACT

Carnival is a unique opportunity for the associations demonstrate the community’s annual work and the float is a major component of this celebration, responsible for pitch the samba using allegories and carry important figures. The excess weight of the floats which are mostly manufactured from truck and bus structures requires larger amount of people to push the vehicle in addition to increased efforts on the steering systems, suspension and wheels, raising the probability of breakage and loss of one year work. The objective of this study is to use the concepts of strength of materials combined with computer simulation to obtain a structure that has the lowest possible weight without compromising the safety of transported components and that is also easy to manufacture, drive and store.

KEYWORDS: Structural analysis. Finite elements. Optimization of structure.


SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 12 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ........................................................................... 14 2.1 Método dos elementos finitos .................................................................... 14 2.2 Ansys ........................................................................................................... 17 3 METODOLOGIA .................................................................................................... 18 3.1 Idealização .................................................................................................. 18 3.2 Carregamento ............................................................................................. 19 3.3 Modelagem ................................................................................................. 20 3.3.1 Plataforma central suspensa ...................................................... 21 3.3.2 Plataforma lateral ....................................................................... 21 3.3.2 Plataforma central ...................................................................... 22 3.4 Simulação .................................................................................................... 23 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................................................ 28 5 CONCLUSÃO ........................................................................................................... 34 REFERÊNCIAS ........................................................................................................... 35


12

1 INTRODUÇÃO

O carnaval é uma das festas mais populares do mundo, e no Brasil ganha a admiração de milhares de pessoas que param durante os seus dias comemorar e prestigiar o trabalho desenvolvido durante o ano nas comunidades locais. Em meio a esta grandiosa festa um componente importante é o carro alegórico, que é decorado de acordo com o tema referente ao enredo da escola, tem a finalidade de separar as diversas alas do desfile, contar a história através de alegorias e decorações que se transformam em um verdadeiro cenário, e de dar destaque a personalidades. (ALVES, 2011). Tradicionalmente estes veículos são adaptações que utilizam chassis de ônibus ou caminhão (Figura 1), no qual são adaptados os sistemas de direção, freio e suspensão, além das devidas ampliações de sua estrutura a fim de suportar o acabamento em madeira, as alegorias esculpidas em isopor, a iluminação e as pessoas. (ALVES, 2011).

Figura 1 – Carro alegórico da GRANDE RIO após incêndio do galpão em 2011 (Portal IG, 2011).

Em geral, durante o desfile na avenida estes veículos são empurrados por membros das escolas e a ampliação sem critério destes carros leva a possíveis quebras da estrutura oferecendo risco aos integrantes bem como acréscimo de peso


13

desnecessário ao veículo, exigindo maior quantidade de empurradores, sobrecarregando alguns sistemas como direção que podem quebrar devido a esses esforços desnecessários. Estes carros são produzidos meses antes nos galpões das escolas de samba e após o desafio da construção ainda resta transportá-lo até o local do desfile, sendo as vezes obrigados a encarar ruas estreitas e esburacadas, colocando em risco a estrutura e as alegorias. Após os desfiles estas estruturas retornam para os barracões onde ficam por meses armazenadas até o início do trabalho do carnaval seguinte. De acordo com o exposto este trabalho tem como objetivo: com o auxílio do método dos elementos finitos utilizando o programa ANSYS, desenvolver uma estrutura metálica a partir de metalon que seja de fácil fabricação e modular permitindo sua desmontagem para o transporte até a avenida ou para o armazenamento durantes os meses que sucedem o carnaval. Além disso, ela deve ser leve para facilitar o trabalho dos empurradores e não sobrecarregar os sistemas de direção e suspensão, sendo também segura para não comprometer a integridade dos carnavalescos.


14

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA:

Devido a complexidade da estrutura desejada o presente trabalho foca a solução matemática pelo método dos elementos finitos (MEF) através da utilização do software Ansys workbench e Ansys multiphisics.

2.1 Método dos elementos finitos

O MEF consiste em dividir um corpo em diversos elementos menores denominados elementos finitos ou apenas elementos (Figura 2), e, através de aproximação numérica aplicada a equações diferenciais, e com o auxílio de simulações de computadores realizar a solução de problemas tais como análise de tensões, transferência de calor, escoamento de fluídos e eletromagnetismo. (FISH; BELYTSCHKO, 2009).

Figura 2 – Malha de elementos finitos (ASSAN,2003)

Segundo Assan (2003), o conceito de dividir um objeto é antigo, foi utilizado pela primeira vez há mais de dois mil anos por filósofos gregos que haviam elaborado teorias de que todos os objetos eram divididos em inúmeras partículas. O método da exaustão criado por Eudóxo que consiste em inscrever e circunscrever figuras retilíneas


15

em figuras curvilíneas, discretizando figuras contínuas facilita os cálculos de áreas e volumes. O método dos elementos finitos como é conhecido hoje teve início em 1956 com a publicação do trabalho de Turner, Clough, Martin, Topp, e teve a sua evolução aliada a evolução dos computadores, que tiveram um aumento exponencial da velocidade e ao declínio nos preços, Figura 3. (FISH; BELYTSCHKO, 2009).

Figura 3 – Evolução histórica da velocidade dos computador (FISH; BELYTSCHKO, 2009).

Para o estabelecimento de um modelo primeiramente deve-se identificar se é um modelo matemático fechado, ou seja, quando ele é definido apenas em uma região delimitada do espaço físico, ou se é aberto, quando ele é definido em uma região delimitada no espaço e a variável tempo é medida a partir de um instante inicial. (SORIANO, 2009). Funções que são necessárias conhecer como deslocamento e rotação de um determinado ponto na malha são chamadas de variáveis dependentes ou graus de liberdade, já as funções que necessitam das variáveis primárias para serem calculadas como tensão e deformação são conhecidas como variáveis secundárias. (SORIANO, 2009). A matriz, malha ou rede de elementos finitos é a divisão do objeto em elementos finitos, sendo a conexão entre estes elementos denominada nós. O tipo e número de elemento utilizado depende da precisão desejada, pois quanto menor for o elemento, mais elementos e nós estarão presentes na malha, tornando a solução mais próxima da


16

solução real (Figura 4), porém mais complexa para os cálculos e exigirá mais do computador. (SORIANO, 2009).

Figura 4 – Resultados de discretização com aproximações locais lineares (SORIANO, 2009).

É necessário conhecer para as condições adotadas, qual é o refinamento da discretização que produz uma convergência satisfatória dos resultados, pois refinamentos excessivos resultam em desperdício de tempo computacional ou solicitação de hardware indisponível no momento, ao passo que refinamento reduzido pode gerar erros de mais de 10 vezes o valor real, tornando o modelo nada confiável (Figura 5).

Figura 5 – Convergência para a solução exata (SORIANO, 2009).

Ao selecionar um elemento, o engenheiro deve identificar se é um problema uni, bi ou tridimensional, e quais características deseja avaliar, os elementos que possuem apenas pontos nodais nos vértices são denominados lineares, e devem ser utilizados


17

apenas em estados de tensão constante (região elástica). Os elementos com um ponto nodal no meio de cada segmento são conhecidos por quadráticos (Figura 6). Em contornos curvos se considerarmos o mesmo número de nós os elementos quadráticos apresentaram melhor discretização gerando resultados mais precisos que os lineares, porém muitas vezes a escolha entre quadrático e linear pode ser definida pelo grau de refinamento da malha e a capacidade de processamento do computador disponível (SORIANO, 2009).

Figura 6 – Exemplos de formas de elementos finitos (SORIANO, 2009).

2.2 Ansys

A utilização de softwares para análise pelo método dos elementos finitos ajuda na redução de custo e tempo no desenvolvimento de novos produtos, uma vez que definindo adequadamente as condições de contorno é possível conhecer com precisão a tensão e a deformação gerada em cada ponto da peça (elemento), possibilitando a otimização coerente antes da etapa de fabricação e permitindo reduzir o número de corpo de prova na fase de teste. O ANSYS é apenas uma das opções de software de análise pelo MEF, sendo seus principais concorrentes Abaqus, Cosmos, Nastran, Algor, Ideas. O ponto forte do ANSYS esta na plataforma que é um ambiente que oferece uma interface intuitiva com usuário e a boa integração com programas de CAD necessários desenvolver o desenho da peça a ser simulada. Dentre os programas associativos estão programas como: Inventor, Pro/Engineer, Solid Edge, SolidWorks, Unigraphics e Design Modeler.


18

3 METODOLOGIA

3.1 Idealização

A proposta inicial foi de uma estrutura modular que, quando desmontada, (Figura 7) não ultrapassasse 6 m x 3 m, facilitando o transporte até a avenida e o armazenamento durante o período pós carnaval.

Figura 7 – Estrutura proposta desmontada.

A estrutura aberta e pronta para o desfile deveria conter duas plataformas laterais, uma plataforma central suspensa para abrigar os destaques, e que na parte traseira houvesse um desnível com pelo menos um metro e meio de comprimento para suportar duas bicicletas ergométricas, o que originou o modelo proposto na Figura 8. Nesta etapa não foi levada em consideração a medida das plataformas, apenas da estrutura como um todo, assim como não foi especificada a capacidade de carga de cada região.


19

Figura 8 – Estrutura proposta aberta para o desfile com dimensões principais.

3.2 Carregamento

Nesta etapa do projeto foram especificadas as medidas desejadas para cada plataforma e a quantidade pessoas que cada estrutura deveria suportar. Para isto foi estimando o peso médio de cada passista em 80 kg e, para efeito de cálculos, foi considerada a condição mais crítica, ou seja, todas as pessoas da mesma plataforma estando no mesmo lugar, condição pouco provável, mas que funciona a favor da segurança. Para a plataforma central suspensa foi definida a condição de estar suspensa a 2 m em relação a base do carro alegórico, ter 2 m de largura por 1 m de comprimento, suportando 240 kg equivalente a três pessoas. Nas plataformas laterais o estabelecido é que teriam 1,5 m de comprimento por 1,3 m de largura, e que cada uma delas poderia transportar com segurança até cinco pessoas totalizando 400 kg. A necessidade de duas bicicletas na plataforma traseira sugere que as pessoas ali presentes possuam um porte físico mais atlético, pois irão pedalar durando o desfile todo, porém jamais poderão estar juntas. Diante desta premissa foi considerado que cada atleta e a bicicleta pesariam juntos no máximo 150 kg, e que cada carga estava concentrada em um lado.


20

Quando a estrutura está aberta, fica disponível uma grande área na região central do carro alegórico que pode abrigar alguns passistas ou alegorias. Neste caso foi considerada a possibilidade de coexistir oito pessoas totalizando 800 kg que pode estar localizado em qualquer região.

Figura 9 – Distribuição das cargas e dimensões.

3.3 Modelagem

A estrutura foi modelada em SolidWorks® e devido a sua complexidade foi dividida em diversas estruturas, caso contrário, para realizar a simulação seria necessária uma capacidade de processamento muito elevada. Para realizar a união ente dois ou mais tubos é necessário realizar o perfeito encaixe entre eles, pois vãos entre eles tornaram o processo de soldagem mais difícil e trarão maiores empenamentos das peças. A opção por trabalhar com tubos de secção quadrada ou retangular nas estruturas soldadas em vez de tubos redondos se deve à maior facilidade para realizar os encaixes entre eles e a realização do próprio cordão de solda, que para tubos redondos exigem um soldador mais qualificado para realizar um contorno circular, quando em tubos quadrados será sempre uma reta.


21

3.3.1 Plataforma central suspensa

A forma com que as seis hastes são encaixadas na estrutura principal funciona como um engastamento, já na outra extremidade onde a plataforma central suspensa é montada funciona como um apoio móvel, estas condições expõem as hastes a tensões compressivas, de flexão e a flambagem. E aliado ao fato delas serem apenas encaixadas, a adoção por perfis circulares se tona mais apropriado. O piso da plataforma está sujeito a tensões de flexão, devido ao peso dos passistas e a aceleração longitudinal do carro alegórico que na condição de desfile com pessoas a bordo trafega em baixíssimas velocidades.

Figura 10 – Plataforma central suspensa.

3.3.2 Plataforma lateral

As plataformas laterais possuem três suportes aparafusados nas duas extremidades, e após a sua remoção juntamente com os dois pinos laterais permite que a estrutura gire em torno de seu pino central para recolher a estrutura durante o transporte (Figura 11). Para a simulação foi gerado um modelo sem considerar estas uniões por parafusos uma vez que estes devem ser dimensionados para suportar mais esforços que o próprio tubo.


22

Figura 11 – Sistema de articulação da plataforma lateral.

3.3.3 Plataforma central

Visando a manufatura foi utilizado apenas um tipo de perfil de tubo no desenvolvimento da plataforma central na qual as plataformas laterais e a plataforma central suspensa serão montadas. Figura 12.

Figura 12 – Estrutura central.


23

3.4 Simulação

Para selecionar um dentre os muitos perfis quadrados e retangulares de aço 1020 disponíveis no mercado, foi realizada uma avaliação dos momentos de inércia em função do peso por metro linear de tubo, considerado as seguintes condições: tensão de escoamento de 250 MPa; fator de segurança maior ou igual a dois; forças aplicadas e os momentos fletores gerados por essas forças. Desta forma foi possível modelar estruturas cuja as máximas tensões já eram conhecidas, de forma que a simulação serviu para validar, otimizar e verificar a variação da tensão e da deformação ao longo da estrutura em diversas considerações de posicionamento das cargas que na prática são móveis, mais para os cálculos foram consideradas fixas e concentradas. Devido a simetria das estruturas, para a plataforma central suspensa foram necessárias seis variações da posição da carga, nomeadas de A a F em vermelho como pode ser visto na Figura 13, as marcações em azul referem-se aos suportes no qual era desejado conhecer as reações para utilizá-los como dado de entrada na plataforma central principal.

Figura 13 – Variação dos pontos de aplicação da carga e pontos de reação da plataforma central suspensa.


24

Na simulação da plataforma central suspensa e da plataforma lateral no Ansys Workbenh foi utilizado o elemento tetraédrico com refino automático da malha, Figura 14.

Figura 14 – Malha tetraédrica aplicada na plataforma central suspensa.

Para a plataforma lateral havia apenas três posições críticas que poderiam sobrecarregar um único suporte, estas posições são monstradas de A à C em vermelho na Figura 15, sendo os pontos de B à G em azul as reações na plataforma central.

Figura 15 – Variação dos pontos de aplicação da carga e pontos de reação da plataforma lateral.


25

Devido a complexidade da plataforma central os cálculos manuais se tornaram impossíveis e a simulação no ANSYS Workbench muito pesada, sendo necessário recorrer ao ANSYS Multiphysics para simular a estrutura. Com a finalidade de validar a simulação no Multiphysics, foram realizadas simulações no Workbench com diversos níveis de refinamento de malha na parte traseira da plataforma central, sendo possível identificar os valores para o qual a tensão e a deformação convergiam naquela região, deformação indicada na Figura 16.

Figura 16 – Deformação na parte traseira da plataforma central após a convergência no ANSYS Workbench.

O valor encontrado foi comparado com obtido na simulação utilizando o Multiphysics com o elemento beam4 no tamanho de 1 mm, os valores muito próximos comprovam a correta utilização do software, Figura 17.


26

Figura 17 – Tensão e deformação na parte traseira da plataforma central simulado no Multiphisics.

Ao simular a plataforma central completa no multiphisics já era esperado que a deformação máxima na parte traseira variasse, (Figura 18) uma vez que os pontos tornados fixos para o teste de convergência agora podem deslocar-se.

Figura 18 – Tensão e deformação na plataforma central.


27

Sabendo que na parte traseira da plataforma central serão colocadas duas bicicletas, é fácil imaginar que a carga total não estará concentrada no último tubo, e sim distribuída nos tubos ao seu redor, porém como foi adotada uma postura conservadora desde o início do trabalho uma barra foi incluída na estrutura para reduzir a deformação e a tensão.


28

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

Na Figura 19 são apresentadas as tensões máximas na plataforma central suspensa de acordo com a variação da carga aplicada, proposta na Figura 13. É possível notar a importância das considerações corretas, pois a tensão máxima teve uma variação de 7,6 a 17,7 MPa, o que representa mais de 230%.

(A)

(B)

(C)

(D)

(E)

(F)

Figura 19 – Variação da tenção de acordo com a variação do carregamento na plataforma central suspensa.


29

O fato das maiores tensões estarem presentes nas hastes se deve à opção de criar uma plataforma rígida e com pouca deformação, gerando apenas forças de compressão na haste encaixada na base e na plataforma central, evitando deformações local que atrapalharia a desmontagem/montagem da estrutura. É possível observar que para o carregamento na posição A definido na Figura 13, é obtido o maior valor de tensão na haste e conseqüentemente a reação na plataforma central também será a mais crítica, portanto foi esta condição de transferência de carga adotada para a simulação da plataforma central. A opção por se trabalhar na plataforma central suspensa com tensões muito abaixo da tensão de escoamento foi uma escolha influenciada pela altura na qual pessoas ficarão em relação ao chão que será de aproximadamente três metros, e ao fato da estrutura ser simples e com poucos tubos, no caso de uma eventual falha seja de material ou de soldagem em um único tubo poderia sobrecarregar o restante da estrutura e ocasionar a fratura do mesmo. A Figura 20 explicita as dimensões dos tubos utilizados e a maior deformação encontrada na estrutura na condição A, que foi de 0,15 mm. Para esta condição de modelagem o peso total da plataforma central suspensa não ultrapassa 42 kg.


30

Figura 20 – Deformação da plataforma central suspensa para carregamento na condição A.

Para a plataforma lateral observa-se na Figura 21 o surgimento de tensões concentradas nas bordas devido às condições de aplicação de força e restrição. Na prática isto não ocorrerá, pois conforme mostrado na Figura 11 haverá uma bucha para a montagem da estrutura e esta terá uma área de contato muito maior que a utilizada para a aplicação da restrição além de ter o cordão de solda que funcionará como um raio de adoçamento. Desta forma é possível afirmar que as tensões prevalecentes na estrutura não ultrapassam o valor de 100 MPa, garantindo um fator de segurança de pelo menos 2,5. Nesta estrutura simulada os suportes removíveis são de melalon de 55 mm por 20 mm com 1,0 mm de espessura e o restante da estrutura nas mediadas de 100 mm por 40 mm com 1,5 mm de espessura, totalizando um peso de 33,7 kg.


31

(A)

(B)

(C) Figura 21 – Variação da tensão de acordo com a variação do carregamento na plataforma lateral.

As forças de reação para cada uma das três condições de carregamento foram listadas na Tabela 1, na qual é possível observar que na condição B existem alguns pontos em que as forças são maiores que no ponto C, onde tais forças estão mais distribuídas, sendo a somatória tanto de B quanto de C maior que a soma na condição A, pois como a força aplicada está menos distante da plataforma central o momento gerado é menor.


32

Tabela 1 – Força de reação na plataforma lateral para diversos carregamentos.

Para simular a plataforma central foram utilizadas as forças de reação da plataforma central suspensa, da plataforma lateral em ambos os lados, uma carga de 800 kg concentrada próxima a uma das plataformas laterais referente às pessoas presentes no meio da plataforma, e as duas cargas de 150 kg na traseira. O resultado da Figura 22 ainda mostra uma tensão um pouco acima da desejada no início do projeto, porém abaixo da tensão de escoamento e considerando os fatores abaixo sua aceitação é possível. Observando a região onde ficaram as bicicletas ergométricas na traseira da estrutura central vê-se que a fixação delas deverá ocorrer em um assoalho que dividirá por igual entre os quatro tubos laterais a carga aplicada, porém para reproduzir esta condição na simulação seria necessária a inclusão de uma chapa, tornando o modelo mais complexo. Em hipótese alguma deve-se admitir a possibilidade de colapso da estrutura, porém é necessário avaliar o quanto uma possível quebra influenciaria no restante da estrutura e na segurança das pessoas transportadas, neste caso o restante da estrutura permaneceria intacta e a queda do participante seria de aproximadamente 400mm do chão, nada comparado com a plataforma central suspensa, em que a altura atinge três metros acima do solo. A estrutura simulada com tubos quadrados de 40 x 40 mm com 1 mm de espessura possui 132kg, e desconsiderando a tensão devido à concentração de carga na traseira temos que a máxima tensão no restante da estrutura é de 121,5 MPa, que


33

proporciona um fator de segurança de 2,06, superior ao proposto inicialmente que era de 2,0.

Figura 22 – Simulação da plataforma central.


34

5 CONCLUSÃO

A maior dificuldade do trabalho está em definir o correto carregamento, uma vez que por mais que seja determinada a posição de cada pessoa sobre o carro, sempre há a possibilidade de elas se moverem e se aglomerarem em um determinado ponto. Por tratar de vida humana, em algumas condições como na plataforma central suspensa onde o risco devido à altura é maior, obrigatoriamente o fator de segurança deve ser maior. Seguindo a proposta carregamento toda a estrutura tem um fator de segurança maior que 2,0, sendo que o menor fator de segurança esta na plataforma central com o valor de 2,06. Apesar da evolução dos computadores simulações complexas de estruturas grandes como a proposta exige máquinas que hoje ainda são pouco acessíveis. Como nem sempre a execução do projeto tem o devido acompanhamento é necessário considerar possíveis falhas de fabricação como defeitos de solda, utilização de material com características diferentes da especificada, e integridade do material utilizado (ausência de corrosão).


35

REFERÊNCIAS

BEER, Ferdinand P.; JOHNSTON JR, E. Russel, Resistência dos materiais. 3. ed. São Paulo: Pearson Makron books, 1995. v. 1, 1255p

SORIANO, Humberto Lima. Elementos finitos – Formulação e aplicação na estática e dinâmica das estruturas. 1. ed. Rio de Janeiro: Editora Ciência Moderna Ltda, 2009. v. 1, 411 p.

ASSAN, Aloísio Ernesto. Método dos elementos finitos primeiros passos. 2. ed. Campinas: Editora da Unicamp, 2003. v. 1, 298 p.

FISH, Jacob; BELYTSCHKO, Ted. Um primeiro curso em elementos finitos. 1. ed. Rio de Janeiro: LTC – Livros técnicos e científicos editora S.A., 2009. v. 1, 241p

ALVES, Ellen da Silva. Desenvolvimento de um carro alegórico modular que contém movimento e energia própria. 2011. 11f. Projeto de iniciação cientifica, PIBIC JR.

SERVIÇO TÉCNICO DE BIBLIOTECA E DOCUMENTAÇÃO. Diretrizes para apresentação de trabalhos acadêmicos da FEG-UNESP. 2011. 106f. Faculdade de Engenharia

do

Campus

de

Guaratinguetá, 2011.

Manual, ANSYS Workbench 11.0

Guaratinguetá,

Universidade

Estadual

Paulista,

Otimização da estrutura metálica para um carro alegórico  

Título(s): Otimização da estrutura metálica para um carro alegórico Autor: Emanuel Augusto de Freitas Titulação: Trabalho de Graduação apre...

Otimização da estrutura metálica para um carro alegórico  

Título(s): Otimização da estrutura metálica para um carro alegórico Autor: Emanuel Augusto de Freitas Titulação: Trabalho de Graduação apre...

Advertisement