Orientador: Alfredo Rocha de Faria

Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: As simulações dentro do ambiente de projeto devem prever a utilização de novas variáveis, especialmente de processos, de forma a aumentar a proximidade entre os modelos virtual e real e, com isso, aumentar a precisão das simulações. O objetivo deste trabalho foi o de estudar um modelo pelo...

Resumo: As simulações dentro do ambiente de projeto devem prever a utilização de novas variáveis, especialmente de processos, de forma a aumentar a proximidade entre os modelos virtual e real e, com isso, aumentar a precisão das simulações. O objetivo deste trabalho foi o de estudar um modelo pelo Método dos Elementos Finitos que incluísse os efeitos da variação de espessura provenientes do processo de estampagem para a análise de vida em fadiga de um componente do sistema de exaustão automotivo. Primeiramente foi realizada a simulação do processo de estampagem, onde foi possível identificar as mudanças de espessura na geometria do componente estudado. O resultado dessa simulação foi transportado para a malha de elementos finitos, de forma que as análises posteriores, estrutural e de fadiga, considerassem os efeitos da redução e aumento da espessura local. Como base de comparação, as mesmas análises foram realizadas para a condição de espessura constante, tradicionalmente adotada durante a fase de projeto. Utilizando o modelo de Wöhler-Goodman-Miner para o cálculo do Dano acumulado e comparando com dados experimentais aquisitados em simulador veicular, os resultados cálculo de fadiga demonstraram que ambas as condições de espessura atingem vida infinita. Entretanto, após a seleção e análise de algumas regiões consideradas críticas nas simulações precedentes (estampagem e estrutural), pôde-se notar que na maior parte das regiões os valores de dano acumulado eram inferiores para a condição de espessura constante. Já a condição de espessura variável se aproximou mais ao resultado medido. Pôde-se concluir com os resultados que a variação de espessura, como efeito do processo de estampagem, desempenha um papel importante na vida do componente estudado, indicando que a utilização dos dados de processo auxilia na aproximação entre os resultados do cálculo de vida e a condição real

Abstract: The simulations within the Product Development environment must give the chance to use new variables, particularly from processes, in order to improve the correlation between the virtual and real models, and thus enhance the accuracy of the simulations. The objective of this work was to...

Abstract: The simulations within the Product Development environment must give the chance to use new variables, particularly from processes, in order to improve the correlation between the virtual and real models, and thus enhance the accuracy of the simulations. The objective of this work was to study a model by the finite element method (FEM) that includes the effects of thickness variation from stamping process for the fatigue life prediction in an automotive exhaust system component. Firstly it was carried out a simulation of the stamping process, where it was possible to identify the thickness distribution all along the geometry of selected component. Then, the result of this simulation was transported to the finite element mesh, so that further analyses, structural and fatigue, could consider the effects of reduction and increasing in local thickness. As a basis for comparison, the same analyses were performed for the homogeneous geometry (uniform thickness), which are typically taken during the design phase. Using the model proposed by Wöhler-Goodman-Miner to calculate the accumulated damage and comparing with real data acquisited from a vehicle, the calculation results of fatigue showed that both conditions (equal and unequal thickness) reached infinite life. However, after the selection and analysis of some critical regions in the previous simulations (stamping and structural), it might be noted that, in most regions, the values of accumulated damage were lower for the uniform thickness condition. Besides, for the unequal thickness condition, the results got closer to those measured in vehicle. With these results, it could be demonstrated that the unequal thickness, as a process variable, plays an important role in the component life, indicating that the use of process data helps in bringing together the results from fatigue calculation and real condition