Estudo de fadiga da estrutura principal de um transportador de sucatas
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Monografia de especialização
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Primeiro orientador
Membros da banca
Hermes Carvalho
Kelvin Ribeiro de Faria Santos
Kelvin Ribeiro de Faria Santos
Resumo
Equipamentos e estruturas submetidos a carregamentos dinâmicos estão sujeitos a falhas por fadiga, desta forma torna-se importante a aplicação de estudos para identificar pontos críticos e identificação de vida útil. A aplicação de análises durante a operação do equipamento traz vantagens para estudos de modificação e melhorias, assim como auxiliam na análise de falha de eventuais trincas que sejam identificadas durante a vida útil do equipamento. Adicionalmente os resultados das análises podem auxiliar na elaboração de planos de inspeções, os quais serão otimizados e focados nas regiões que apresentem maior probabilidade de ocorrência de trincas. A aplicação do estudo na fase de projeto do equipamento pode trazer vantagens ainda maiores uma vez que podem ser aplicadas de forma prévia modificações na geometria, nos tipos de juntas selecionados, nos pontos de apoio e de fixação de componentes ou nos métodos de fabricação de modo a aumentar a vida útil do componente. Neste contexto, o presente trabalho apresentou a análise de resistência mecânica da estrutura principal de um transportador de sucatas, utilizado na alimentação de um forno elétrico a arco de uma siderúrgica de grande porte. Foram realizados estudos numérico-experimentais, com elaboração de modelo computacional em elementos finitos e análise experimental de tensões, para identificação dos ciclos de tensões atuantes na estrutura. Foi realizada a contagem de ciclos pelo método rainflow e foi aplicada a metodologia linear para o cálculo do dano acumulativo para identificação de vida útil para pontos mais críticos da estrutura. Conclui-se que a vida da estrutura é inferior ao objetivo de projeto, demandando-se estudos de melhoria de forma a aumentar a vida útil.
Abstract
Equipment and structures subjected to dynamic loads are subject to fatigue failures,
so it is important to apply studies to identify critical regions and identify fatigue life. The
application of analyzes during the operation of the equipment brings advantages for studies of
modification and improvements, as well as helping in the failure analysis of any cracks that are
identified. Additionally, the results of the analyzes can help in the elaboration of inspection
plans, which will be optimized and focused on the regions with the highest probability of
occurrence of cracks. The application of the study in the design phase can bring even greater
advantages, since modifications of the geometry can be applied in advance, in the selected joint
detail, in the support and fixation points of components or in the manufacturing methods so to
increase component life. In this context, this work presents the analysis of mechanical strength
of the main structure of a scrap conveyor, used in the feeding of an electric arc furnace of a
large steel mill. Numerical-experimental studies were carried out, with the elaboration of a
computational model in finite elements and experimental stress analysis, to identify the stress
cycles acting on the structure. Cycles counting was performed by the rainflow method and the
linear methodology was applied to calculate the cumulative damage to identify the useful life
for the most critical points of the structure. It is concluded that the life of the structure is less
than the design objective, requiring improvement studies in order to increase the useful life.
Assunto
Soldagem, Soldagem, Fadiga, Estruturas soldadas, Método dos elementos finitos
Palavras-chave
Fadiga, Transportador de sucata, Estruturas soldadas, Extensometria, Método de elementos finitos, Dano acumulativo