Desenvolvimento de programa computacional para determinar a vida útil e dimensionar eixos mecânicos considerando formulações analíticas e concentradores de tensão do tipo adoçamento
Abstract
No desenvolvimento de projetos mecânicos é muito importante que
componentes não sejam superdimensionados a ponto de se tornarem
desnecessariamente caros e pesados. Entretanto, o componente projetado
necessita ter resistência mecânica e ser confiável. Na área de projetos mecânicos, o
cálculo da tensão máxima admissível é de grande importância, uma vez que se
houver uma falha estrutural no projeto há uma grande possibilidade de falha nesta
região. Porém, em grande parte projetos de engenharia mecânica a utilização de
carregamentos puramente estáticos é insuficiente, em diversos tipos de problemas,
se torna necessário considerar os carregamentos transientes, casos típicos de
fadiga mecânica. Formulações analíticas podem ser utilizadas para cálculos de
fadiga, mas o uso de tais formulações de maneira manual leva uma considerável
quantidade de tempo, e há o risco de ser influenciado por erro humano no processo,
sendo, portanto necessário automatizar os cálculos. Neste trabalho, foi desenvolvido
um programa computacional com interface gráfica em linguagem MATLAB, para
automatizar o dimensionamento, o cálculo da tensão máxima sob esforços estáticos
e, calculo da vida útil em projetos de eixos mecânicos sob esforços de fadiga. A
metodologia do trabalho é considerar um eixo mecânico com concentrador de
tensão do tipo adoçamento, que está sob esforços alternados ou estáticos de flexão,
torção e tração, de forma combinada ou isolada, com o carregamento variando no
tempo de forma cíclica, com e sem a presença de concentrador de tensão.
Utilizando os métodos de DE-Goodman, DE-Gerber, DE-ASMI Elíptico e DE Soderberg para gerar um estudo comparativo entre os métodos para melhor escolha
de projeto. Gerando o programa MechCal e suas três versões, MechCal – Shaft
Stress, MechCal – Shaft Fatigue e MechCal – Shaft Design, para calculo da tensão
máxima, vida útil e projeto de eixos, respectivamente.