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Title: Efeito de concentração de tensão na vida em fadiga de aço utilizado em spindle de laminador de chapas grossas – análise experimental e modelamento via ME.
Authors: Peres, Luiz Otávio Rocha
metadata.dc.contributor.advisor: Godefroid, Leonardo Barbosa
Keywords: Spindle
Fadiga
Método dos elementos finitos
Concentradores de tensão
Engenharia de materiais
Issue Date: 2008
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: PERES, L. O. R. Efeito de concentração de tensão na vida em fadiga de aço utilizado em spindle de laminador de chapas grossas – análise experimental e modelamento via ME. 2008. 142 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2008.
Abstract: Em função do elevado número de falhas nos spindles do Laminador de Chapas Grossas da companhia USIMINAS, foi necessária uma avaliação criteriosa para determinar as possíveis causas que estavam provocando as fraturas. Através da técnica de Análise de Causa Raiz, foi estabelecido que um dos principais fatores causadores destas fraturas era o fenômeno de fadiga. Após considerações e análises de engenharia concluiu-se que os concentradores de tensão, ou entalhes, na região crítica da peça, eram pontos iniciadores do processo de fadiga. Portanto, realizou-se um estudo para compreender melhor e avaliar a influência deste fator na peça em questão, utilizando a técnica do Método dos Elementos Finitos (MEF), onde foram simuladas as condições com as quais o componente trabalha para se medir o nível de influência do entalhe. Para realizar tais simulações foi necessário conhecer as propriedades do material ensaiado bem como o carregamento ao qual ele está sujeito. Foram ensaiados corposde- prova retirados do próprio material para se determinarem as propriedades mecânicas e de fadiga. Também foi feita uma medição das tensões através do uso de extensômetros, que possibilitou gerar as curvas de carregamento que o software usou para simular as condições de trabalho do componente. Desta forma, foram simulados com o software, baseando-se na geometria, material e carregamento, as condições operacionais do spindle e determinaram-se os valores de vida à fadiga. Através da variação da geometria do spindle na simulação foi possível determinar o grau de influência deste fator e a partir daí definir qual o seu papel no processo de falha da peça.
metadata.dc.description.abstracten: Due to the high number of failures of the USIMINAS company Plate Mill’s spindle, it was necessary a careful evaluation in order to determine the causes responsable for the failure. Through the use of the Root Cause Analysis technique, it was established that one of the main factors causing the failures was the fatigue phenomena. After engineering analysis and considerations, it was concluded that stress raisers, or notches, in critical areas of the part were starting points for the fatigue process and therefore it was necessary a study with the purpose of a better understanding and evaluation of this factor in the part. With the use of the computerized Finite Element Analysis – FEM, it were simulated the conditions with which the part works to measure the level of influence that the notch played. To be able to use FEM for the evaluation, it was necessary to know the material properties and also the load conditions at the structural component. Mechanical tests were performed in specimens taken from the part itself to withdraw mechanical properties and fatigue data. It was also performed a measurement of the stresses with the use of the strain gage measuring technique that made possible to generate the load curve that the software used to simulate the work conditions of the part. It was then simulated with the software, based on geometry, material and load spectra, the operational conditions of the spindle and it was able to determine the values of fatigue life. Through spindle’s geometry variation in the simulation, it was possible to determine the level of influence of this factor and from this point on, establish which role it plays in the failure process.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2782
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