Obtenção por elementos finitos da constante de rigidez de juntas parafusadas

• Autor(a) principal: Lyra, Leonardo Schoenfelder Corrêa de Lyra
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10491
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROJETOS DE MAQUINAS::ELEMENTOS DE MAQUINAS; Juntas (Engenharia); Parafusos; Método dos elementos finitos; Máquinas - projetos; Engenharia mecânica; Joints (Engineering); Screws; Finite element method; Machine design; Mechanical engineering

Juntas parafusadas são essenciais para os projetos mecânicos pela sua facilidade na montagem e versatilidade. Quando sob tração, a determinação da parcela da carga que o parafuso absorve é fundamental no projeto. A quantificação da capacidade de absorção dos esforços é dada principalmente pela constante de rigidez da junta. Seu valor, que comumente é obtido analiticamente, pode também ser obtido com a análise por elementos finitos, ferramenta que em geral fornece valores mais próximos do real pois realiza considerações mais precisas, como a deformação da cabeça do parafuso e da porca. Com a grande importância desse método, é fundamental a sua compreensão, bem como uma análise comparativa entre os métodos encontrados na literatura. Para isso, inicialmente trabalha-se com um problema da literatura afim de obter valores iniciais para o modelo que se usará nas comparações seguintes, utilizando o programa ANSYS. O modelo consiste em um conjunto de parafuso de fixação com uma porca entre os quais se encontram dois cilindros. Esta primeira análise mostra que o modelo deste trabalho se aproxima dos resultados obtidos por elementos finitos da literatura, que por sua vez trazem valores diferentes das formulações analíticas. Em seguida, foram realizadas simulações com diferentes diâmetros do parafusos utilizando no modelo original, variando-se a razão diametral entre o diâmetro externo e o do parafuso, e assim se obtém a força no parafuso para o cálculo da constante de rigidez da junta. Dos resultado, tem-se que (NORTON, 2013) resulta em valores para a constante de rigidez muito acima dos demais, enquanto Wileman et al. (1991) e Shigley et al. (2005) atingem valores próximos um do outro, de modo que a escolha entre um ou outro não é determinada. Observou-se que uma razão diametral a partir de 3 e para razões de aspecto até 0.3 resultado em valores de constante de rigidez da junta bem próximos independente do método escolhido para sua obtenção. Para razões abaixo de 0.3 os métodos de Cornwell (2009), Wileman et al. (1991) e Shigley et al. (2005) são adequados e próximos, enquanto que para razões acima, prioriza-se a utilização do método de Cornwell (2009) em razão dos outros métodos superestimarem os valores da constante de rigidez.