Determinacao da vida em fadiga de componentes mecanicos sujeitos a carregamentos termomecanicos.

• Processo: 06/01592-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2006
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2010
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Pesquisador responsável: Waldek Wladimir Bose Filho
• Beneficiário: Mauricio Angeloni
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Fadiga Ligas de alumínio
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cabecote Do Motor | Fadiga | Ligas De Aluminio | Modelamento Numerico | Termomecanica | Vida Em Fadiga | Fadiga de materiais metálicos

Resumo

Os materiais utilizados na fabricação de componentes de cabeçote de motor de veículos automotivos estão freqüentemente submetidos a esforços termomecânicos severos. O desenvolvimento de novos materiais para a indústria automotiva tem se baseado até então, quase que exclusivamente, em ensaios laboratoriais realizados em corpos de prova. O custo financeiro e o tempo que se leva desde a escolha do material até a aprovação para a produção em série são elevados, exigindo-se para tal uma gama de ensaios mecânicos. Desde a elaboração do projeto até a produção existe uma série de etapas para a aprovação do componente, para cabeçotes de motores por exemplo, algumas destas etapas consistem em testes de dinamômetro, cujo custo gira em torno de 140.000 reais, testes de durabilidade, 150.000 reais, corrida piloto em cerca de 300 veículos e etc. Portanto, um erro de projeto pode acarretar em um alto prejuízo financeiro e de tempo, prejuízo este que pode ser minimizado com o auxilio de simulação computacional. Vários modelos disponíveis atualmente permitem o modelamento preciso do comportamento de vários materiais submetidos a um carregamento isotérmico, mas apenas recentemente foi iniciado um trabalho intensivo de desenvolvimento de leis de comportamento sob condições anisotérmicas. Em certos casos, a extrapolação de modelos isotérmicos é válida para a solicitação anisotérmica, mas alguns materiais apresentam efeitos de interação durante o ciclo térmico que podem modificar seu comportamento mecânico, levando a previsões não conservativas de vida residual. Neste contexto, é imprescindível a realização de ensaios anisotérmicos. Atualmente tem-se utilizado elementos finitos para modelar o componente em situação real de trabalho no intuito de se criar modelos matemáticos preditivos satisfatórios que possam determinar a vida em fadiga do componente, tornando o processo de escolha e ou melhoria do material utilizado menos dispendiosa. Este trabalho se propõe a tratar do problema estudando sua influência no componente em condições de carregamento mais próximas dos carregamentos reais de operação. Deste modo, o estudo do comportamento mecânico e o desenvolvimento de equações constitutivas para estes materiais são indispensáveis para uma eventual determinação da vida residual e da execução mais responsável de projetos destes componentes. O segundo passo deste projeto de pesquisa é o de simulação computacional, através de elementos finitos, do processo de combustão e do fluxo de fluidos no cabeçote de motores, provendo os coeficientes de trocas de calor e a simulação do transiente térmico gerado no aquecimento e no resfriamento da peça, para avaliação das energias de deformação críticas e determinantes da vida em fadiga do componente.

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

ANGELONI, Mauricio. Avaliação da vida em fadiga de liga de alumínio A356 utilizada em cabeçote de motor. 2011. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Física de São Carlos (IFSC/BT) São Carlos.