Otimização estrutural de uma caixa basculante semi – redonda para um camião

• Autor(a) principal: Aguiar, David Emanuel Sousa
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/94113
• topic: caixa basculante; aços anti - desgaste; aços de alto limite elástico; otimização de topologia; análises de impacto; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Mecânica

Esta dissertação pretende mostrar como se pode desenvolver um produto da indústria metalomecânica aplicando várias áreas de engenharia mecânica com especial foco na utilização de métodos computacionais, como desenho assistido por computador (CAD) e o método dos elementos finitos (FEM). Para demonstrar o uso destas ferramentas considerou-se um caso concreto, o desenvolvimento e otimização estrutural de uma caixa basculante semi-redonda para aplicar num camião da marca DAF e do modelo CF (Mixer – Construction), com capacidade para transportar até 32000 Kg de peso bruto (GVM – Gross Vehicle Mass). Numa fase inicial, após a conceção do modelo, realizaram-se várias análises estáticas lineares para estudar as várias posições da caixa basculante quando a carga está a ser transportada ou descarregada. Considerou-se um único carregamento, uma pressão hidrostática simulando a caixa cheia de areia seca. Foi utilizado o programa ANSYS Worbench para determinar tensões e deslocamentos resultantes. Seguidamente, de forma a conseguir reduzir a massa do mecanismo de estabilidade da caixa basculante, denominada como tesoura estabilizadora, não descuidado os requisitos técnicos do desenvolvimento deste componente estrutural, utilizou-se a ferramenta de otimização de topologia. Por último, verificou-se ser fundamental simular a queda de pedras sobre a caixa basculante pois esse é um dos carregamentos habitualmente mais importantes. Foram realizadas análises dinâmicas de impacto utilizando o programa LS- DYNA para diferentes espessuras das chapas e para diferentes qualidades de aços, com o objetivo de conseguir obter uma caixa basculante com o peso mais reduzido possível e simultaneamente apresentando deformações plásticas quase nulas. Como resultado final da aplicação das várias ferramentas, recomenda-se que a caixa basculante seja fabricada com espessuras finas com os aços anti-desgaste e alto limite elástico: HARDOX 500 TUF, HARDOX 450 e STRENX 700, em detrimento dos aços de construção, conseguindo-se assim que a tara do camião com caixa basculante seja de 11666 Kg, de forma a transportar uma carga útil de 20334 Kg.