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Tipo do documento: Dissertação
Título: Análise numérica-experimental da integridade estrutural do suporte de aço din en 10149-1.0971 do tubo de admissão de ar de motores diesel de veículos pesados
Autor: Negretti, Thiago Barão
Primeiro orientador: Couto, Antonio Augusto
Primeiro membro da banca: Barrios, Daniel Benitez
Segundo membro da banca: Andrade, Arnaldo Homobono Paes de
Resumo: O suporte do tubo de admissão de ar dos motores diesel de veículos comerciais tem a importante função estrutural de sustentar o tubo de admissão de ar, fixado no conjunto da turbina e no intercooler pelo tubo de admissão de ar. A falha do tubo ou da turbina impossibilitaria o funcionamento do motor. O suporte tem também a função de reduzir deslocamentos impostos na turbina pelas vibrações do motor, que podem causar danos à estrutura do conjunto mencionado. Neste trabalho é apresentado um estudo da integridade estrutural do suporte por meio de métodos experimentais e numéricos. O método dos elementos finitos é utilizado para análise modal, análises estáticas de pressão e termoelástica e análise dinâmica. São avaliados os pontos concentradores de tensão no suporte para o aço laminado à quente conforme DIN EN 1049-1.0971, conhecido comercialmente como S260NC e utilizado atualmente nos veículos comerciais e do material conforme DIN EN 10149-2 1.8974, conhecido comercialmente como S700MC e proposto para substituir o material atual. O limite de resistência à fadiga e o número de ciclos para vida em fadiga são obtidos analiticamente. Experimentalmente, para caracterização do suporte, são apresentados os resultados dos ensaios de dureza, composição química, microestrutura. Para avaliação do suporte são apresentados fratografia e cálculo da vida em fadiga. O suporte do tubo de admissão de ar não está de acordo com os critérios que foram utilizados para os cálculos, o que confirma a falha que está ocorrendo nos veículos que o utilizam. O suporte, para ambos os materiais apresentou tensões acima do limite de fadiga calculado. O suporte com o material atualmente utilizado apresentou número de ciclos 6,16 x 104 ciclos, sugerindo fadiga de baixo ciclo. O suporte fabricado com o material proposto reduziu o limite de fadiga em 29%. A região de onde ocorreu a falha nas amostras dos suportes testados em laboratório é a mesma da falha ocorrida em campo, demonstrando consistência do dispositivo e carregamento cíclico utilizados para o ensaio de fadiga. A tensão limite de fadiga calculada através do número de ciclos obtido experimentalmente é em média de 16% maior em relação ao calculado analiticamente. Uma amostra do material proposto S700MC chegou a 1,00 x 106 ciclos, indicando que o mesmo pode ter vida infinita. Os limites de fadiga calculados analiticamente e experimentalmente possuem valores próximos, demonstrando que os métodos utilizados estão consistentes.
Abstract: The diesel engine charging air tube support has the important structural function of supporting the charging air tube, fixed on the turbine and the intercooler. The tube or turbine failure precludes the engine operation. The support also has the function of reducing the displacements imposed on the turbine by engine vibrations that may damage the structure of the mentioned assembly. This work presents a study of the structural integrity of the support through experimental and numerical methods. The finite element method is used for modal analysis, pressure and thermoelastic static analyses and dynamic analysis. The stress concentration regions are evaluated in the support for hot-rolled steel according to DIN EN 1049-1.0971, known commercially as S260NC, currently used in the commercial vehicles, and according to DIN EN 10149-2 1.8974, commercially known as S700MC, proposed for replace the current material. The endurance limits and fatigue life are obtained analytically. Experimentally, to the support characterization, the testing results of hardness, chemical composition and microstructure are presents. To the support evaluation, fractography and fatigue life are presented. The support is not according with the criteria used for the calculations, which confirms the support used in the vehicle failure. The support, for both materials, presented stresses above the calculated fatigue limit. The support, for the current material, presented stresses 42% above the fatigue limit, which represents 6.16 x 104 cycles and suggests low cycle fatigue failure. The proposed material reduces the stresses in 29%. The laboratory tested samples failure regions are the same occurred on the field, which demonstrates consistency within the device used for the fatigue test. The fatigue limit calculated throughout the experimentally obtained number of cycles averages 16% higher than the analytically fatigue limit calculated. A sample of the proposed material S700MC reached 1.00 x 106 cycles, indicating that it may have infinite life. The fatigue limits calculated analytically and experimentally have similar values, demonstrating that the methods used are consistent.
Palavras-chave: elementos finitos;  integridade estrutural;  fadiga;  aço S260NC;  aço S700MC;  finite elements;  structural integrity;  fatigue;  steel S260NC;  steel S700MC
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Idioma: por
País: BR
Instituição: Universidade Presbiteriana Mackenzie
Sigla da instituição: UPM
Departamento: Engenharia de Materiais
Programa: Engenharia de Materiais
Citação: NEGRETTI, Thiago Barão. Análise numérica-experimental da integridade estrutural do suporte de aço din en 10149-1.0971 do tubo de admissão de ar de motores diesel de veículos pesados. 2013. 91 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) - Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, 2013.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.mackenzie.br/jspui/handle/tede/1332
http://dspace.mackenzie.br/handle/10899/12957
Data de defesa: 19-Fev-2013
metadata.dc.bitstream.url: http://tede.mackenzie.br/jspui/bitstream/tede/1332/1/Thiago%20Barao%20Negretti.pdf
Aparece nas coleções:Engenharia de Materiais - Dissertações - EE Higienópolis

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