Parametric study and optimization of three-piece oil control ring's expander geometry in spark-ignition engines.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Costa, Pedro João Vinagre
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10316/98154
Resumo: Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
id RCAP_90157716ae61092aaae6723c30eaa531
oai_identifier_str oai:estudogeral.uc.pt:10316/98154
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Parametric study and optimization of three-piece oil control ring's expander geometry in spark-ignition engines.Estudo paramétrico e otimização da geometria do expansor no anel de três peças em motores de combustão interna.ParametrizaçãoMétodo dos Elementos FinitosDesign Fatorial FracionadoMetodologia de Superfícies de RespostaOtimizaçãoParametrizationFinite Element MethodFractional Factorial DesignResponse Surface MethodologyOtimizationDissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaO objetivo desta tese é a otimização da geometria do componente expansor presente no anel de controlo de óleo, através de um processo iterativo indutivo-dedutivo. Este estudo envolveu o design paramétrico do expansor, para estudar a sua geometria complexa, utilizando o Método dos Elementos Finitos. Primeiramente, um estudo intensivo ao processo de manufatura do expansor foi realizado a fim de conceber um modelo estrutural posteriormente utilizado no modelo numérico. É também realizada uma análise de sensibilidade sobre a influência das dimensões geométricas na rigidez do anel, considerando também a variabilidade induzida pelos processos de conformação necessários para a produção do anel. O modelo numérico construído para analisar o anel de controlo do óleo foi extensivamente estudado, de modo a compreender a importância dos efeitos não lineares resultantes das suas condições de trabalho. Na medida que o modelo foi validado, realizou-se uma análise de Design de Experiências e Design Fatorial Fracionado, para compreender a importância relativa de cada parâmetro geométrico sobre a rigidez do anel de controlo de óleo e possíveis interações entre eles. Mais tarde, aplicou-se a Metodologia de Superfície de Resposta (RSM) para descrever o comportamento da rigidez dos anéis, em função dos parâmetros geométricos mais relevantes. Finalmente, aplicaram-se algoritmos de otimização para determinar o design ótimo do anel, para uma rigidez específica, considerando os constrangimentos impostos pelas condições de trabalho, tais como o pop-out e a dispersão da força tangencial relativa à geometria.The goal of this thesis is the optimization of the geometry of an Oil Control Ring’s expander, through an iterative inductive-deductive process. This study involved the parametric design of the oil control ring’s expander, to study its complex geometry using the Finite Element Method. First, an intensive study on the expander's manufacturing process took place to build the expander's structural model for the numerical model. A sensitivity analysis on the influence of the geometrical dimensions on the ring’s stiffness is done, considering also the variability induced by the forming processes necessary for the ring’s expander production. The numerical model built to analyze the oil control ring was extensively studied, to understand the importance of nonlinear effects resulting from its working conditions. As the model was validated, Design of Experiments and Fraction Factorial Design analysis was performed, to understand the relative importance of each geometrical parameters on the oil control ring stiffness and possible interactions between them. Later, the Response Surface Methodology was applied to describe the ring stiffness behavior, in function of the relevant geometrical parameters. This allows the application of optimization algorithms to determine the optimal design of the ring, for a specific stiffness, considering the constraints imposed by working conditions such as pop-out and tension dispersion concerning geometry. In the end, conclusions and future work improvements are briefly listed.2021-10-252027-10-24T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://hdl.handle.net/10316/98154http://hdl.handle.net/10316/98154TID:202921956engCosta, Pedro João Vinagreinfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-10-27T11:04:21Zoai:estudogeral.uc.pt:10316/98154Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:16:03.361701Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Parametric study and optimization of three-piece oil control ring's expander geometry in spark-ignition engines.
Estudo paramétrico e otimização da geometria do expansor no anel de três peças em motores de combustão interna.
title Parametric study and optimization of three-piece oil control ring's expander geometry in spark-ignition engines.
spellingShingle Parametric study and optimization of three-piece oil control ring's expander geometry in spark-ignition engines.
Costa, Pedro João Vinagre
Parametrização
Método dos Elementos Finitos
Design Fatorial Fracionado
Metodologia de Superfícies de Resposta
Otimização
Parametrization
Finite Element Method
Fractional Factorial Design
Response Surface Methodology
Otimization
title_short Parametric study and optimization of three-piece oil control ring's expander geometry in spark-ignition engines.
title_full Parametric study and optimization of three-piece oil control ring's expander geometry in spark-ignition engines.
title_fullStr Parametric study and optimization of three-piece oil control ring's expander geometry in spark-ignition engines.
title_full_unstemmed Parametric study and optimization of three-piece oil control ring's expander geometry in spark-ignition engines.
title_sort Parametric study and optimization of three-piece oil control ring's expander geometry in spark-ignition engines.
author Costa, Pedro João Vinagre
author_facet Costa, Pedro João Vinagre
author_role author
dc.contributor.author.fl_str_mv Costa, Pedro João Vinagre
dc.subject.por.fl_str_mv Parametrização
Método dos Elementos Finitos
Design Fatorial Fracionado
Metodologia de Superfícies de Resposta
Otimização
Parametrization
Finite Element Method
Fractional Factorial Design
Response Surface Methodology
Otimization
topic Parametrização
Método dos Elementos Finitos
Design Fatorial Fracionado
Metodologia de Superfícies de Resposta
Otimização
Parametrization
Finite Element Method
Fractional Factorial Design
Response Surface Methodology
Otimization
description Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021-10-25
2027-10-24T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10316/98154
http://hdl.handle.net/10316/98154
TID:202921956
url http://hdl.handle.net/10316/98154
identifier_str_mv TID:202921956
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/embargoedAccess
eu_rights_str_mv embargoedAccess
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799134056687861760

Registros relacionados