Conceção e projeto de uma máquina de ensaio universal de 15 kN

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Morais, Daniel José Casimiro
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/144559
Resumo: O conhecimento acerca das propriedades mecânicas dos materiais sempre teve uma grande importância para as civilizações, de tal modo que habitualmente se atribui nome a alguns períodos históricos de acordo com os materiais que mais se utilizava (idade da pedra, idade do bronze e idade do ferro). Segundo a literatura, os ensaios mecânicos de materiais tiveram início com pessoas como Leonardo Da Vinci (século XV), mas os maiores avanços nesta área do conhecimento foram realizados a partir do século XVII com Galileu Galilei e Robert Hooke. Os ensaios mecânicos dos materiais mais comuns são os ensaios de tração, de compressão, de torção, de flexão, de corte, de dureza, de fluência e de fadiga. Este trabalho aborda os cinco primeiros ensaios mencionados. O objetivo do presente trabalho consiste na conceção e no projeto de uma Máquina de Ensaio Universal que seja de fácil produção e economicamente competitiva face às opções disponíveis no mercado. Na fase de conceção utiliza-se a Teoria Axiomática de Projeto e as Especificações de Automatismos para definir as especificações da máquina. É feita uma descrição do processo de conceção e do funcionamento. O dimensionamento consiste na realização de cálculos de parâmetros dimensionais (a partir de tensões, deformações e, quando aplicável, encurvadura de colunas) e de simulações de modelos de elementos finitos. São descritas todas as escolhas de peças de catálogo, apresentadas as equações de conversão dos dados lidos para os dados do ensaio e sugeridas geometrias para os provetes. Para concluir é apresentado o orçamento da máquina, num valor de € 2 577, e uma lista de propostas para desenvolvimentos futuros. A máquina permite realizar o ensaio de tração uniaxial, o ensaio de compressão uniaxial e o ensaio de flexão em 3 pontos até uma força máxima de 15 kN, o ensaio de corte duplo com um provete de 16 mm de diâmetro até uma força máxima de 12,1 kN e com um provete de 8 mm de diâmetro até 1,08 kN. Também permite realizar o ensaio de torção até um momento máximo de 20,4 N.m.
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O objetivo do presente trabalho consiste na conceção e no projeto de uma Máquina de Ensaio Universal que seja de fácil produção e economicamente competitiva face às opções disponíveis no mercado. Na fase de conceção utiliza-se a Teoria Axiomática de Projeto e as Especificações de Automatismos para definir as especificações da máquina. É feita uma descrição do processo de conceção e do funcionamento. O dimensionamento consiste na realização de cálculos de parâmetros dimensionais (a partir de tensões, deformações e, quando aplicável, encurvadura de colunas) e de simulações de modelos de elementos finitos. São descritas todas as escolhas de peças de catálogo, apresentadas as equações de conversão dos dados lidos para os dados do ensaio e sugeridas geometrias para os provetes. Para concluir é apresentado o orçamento da máquina, num valor de € 2 577, e uma lista de propostas para desenvolvimentos futuros. A máquina permite realizar o ensaio de tração uniaxial, o ensaio de compressão uniaxial e o ensaio de flexão em 3 pontos até uma força máxima de 15 kN, o ensaio de corte duplo com um provete de 16 mm de diâmetro até uma força máxima de 12,1 kN e com um provete de 8 mm de diâmetro até 1,08 kN. Também permite realizar o ensaio de torção até um momento máximo de 20,4 N.m.The knowledge about materials mechanical properties always has been of great importance for civilizations, in such a way that some historical periods are usually given a name according to the materials that were most used at the time (stone age, bronze age and iron age). According to the literature, mechanical testing of materials started with people like Leonardo Da Vinci (15th century), but the greatest advances in this area of knowledge were made from the 17th century with Galileo Galilei and Robert Hooke. The most common mechanical tests of materials are the tensile test, the compressive test, the torsion test, the bending test, the shear test, the hardness test, the creep test and the fatigue test. This work addresses the first five mentioned tests. The objective of the present work is the conception and design of a Universal Testing Machine that is easy to produce and economically competitive when compared with the options available on the market. In the conception phase, the Axiomatic Design Theory and the Automation Specifications are used to define the machine specifications. A description is made of the design process and the machine operation. The dimensioning consists of performing calculations of dimensional parameters (from stresses, deformations and, when applicable, column buckling) and simulations of finite element models. All choices of catalog parts are described, the conversion equations from the data read to the test data are presented and geometries are suggested for the specimens. To conclude, the machine's budget is presented, the value of wich is € 2 577, as well as a list of possible future developments. The machine allows various mechanical tests to be performed, namely, the uniaxial tensile test, the uniaxial compressive test, the 3-point bending test up to a maximum force of 15 kN, the double shear test with a 16 mm of diameter test piece up to a maximum force of 12,1 kN and with a 8 mm of diameter test piece up to a maximum force of 1,08 kN. It also allows the torsion test to be performed up to a maximum torque of 28 N.m.Martinho, AlbertoRUNMorais, Daniel José Casimiro2022-10-10T14:18:25Z2021-122021-12-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10362/144559porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2024-03-11T05:24:14Zoai:run.unl.pt:10362/144559Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T03:51:37.158898Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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