ISEP - DM – Engenharia Mecânica
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Browsing ISEP - DM – Engenharia Mecânica by Field of Science and Technology (FOS) "Construções Mecânicas"
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- Análise da interoperabilidade aplicada ao projeto BIM de Estruturas MetálicasPublication . Almeida, Marco Romeu Baptista de; Moreira, Rodrigo Esmeriz FalcãoO BIM – Building Information Modeling – é um conceito de controlo e gestão de informação desenvolvida, entre diferentes especialidades e intervenientes envolventes, durante o ciclo de vida das construções. A utilização das tecnologias BIM, no ramo da Engenharia Mecânica e Civil, tem sido uma aposta constante, e cada vez mais concisa, nos projetos de construção. A justificação para a adoção destas metodologias mais eficientes, em substituição dos processos convencionais, prende-se com o facto desses processos convencionais, ainda hoje, apresentarem muitas dificuldades e problemas associados, por exemplo, à falta de comunicação entre os intervenientes e ao ineficiente controlo na gestão de projetos. O objetivo desta dissertação centra-se na análise da interoperabilidade de softwares BIM, ou seja, na verificação da viabilidade de exportação de dados dos modelos produzidos, entre as ferramentas BIM. Para este campo de ação contribuirá a análise da passagem de informação, relativa ao modelo de uma Nave Industrial modelada, em alguns dos softwares BIM, correntemente mais utilizados. O conhecimento adquirido com a modelação do caso de estudo do presente trabalho irá permitir identificar algumas lacunas existentes ao nível da falta de recomendações práticas que sirvam de orientação na modelação recorrendo a ferramentas informáticas BIM-compatíveis. Assim, a base deste trabalho consiste na criação de uma série de recomendações ou de um roteiro de modelação em específico para a disciplina de estruturas enquanto área de aplicação concreta do estudo efetuado. Nesse sentido, a proposta deste trabalho é de apresentar alguns critérios de modelação onde são definidos os elementos a modelar em cada fase do projeto.
- Análise numérica de corte e estampagem em punçonadoraPublication . Moreira, Bruno Gabriel Pinheiro; Campilho, Raul Duarte Salgueiral GomesA procura constante do aumento de produtividade leva a que cada instante se procure otimizar os processos de fabrico existentes e a procura de novos métodos mais eficazes. Para que se seja bem-sucedido é vital um profundo e cada vez maior conhecimento dos processos que se tem em mão. Este trabalho tem como objetivo aumentar o entendimento do processo de fabrico de corte e estampagem em punçonadora, de modo a procurar entender os fenómenos que ocorrem durante a execução destes processos, de modo a procurar soluções para melhorar o acabamento das peças resultantes destes processos, e a produtividade. Para tal foi o utilizado um software de Método de Elementos Finitos de modo a simular vários cortes e estampagens, e assim entender os fenómenos ocorridos ao longo do corte e várias estampagens de diferentes formas. Foi então possível entender que existe um compromisso entre o acabamento e a longevidade das ferramentas, e que diferentes tipos de geometrias dos punções permitem alterar as forças existentes ao longo de cada processo, e assim esforçar mais ou menos a punçonadora.
- Avaliação numérica dos ensaios ENF e 4ENF para a determinação da taxa crítica de libertação de energia ao corte (GIIC) de adesivos estruturaisPublication . Leal, Alberto Jorge da Silva; Campilho, Raul Duarte Salgueiral GomesO uso de ligações adesivas tem vindo progressivamente a aumentar, graças às suas vantagens comparativamente a outros métodos de ligação. O seu uso encontra-se bastante difundido pelas mais diversas áreas, que vão desde a construção, embalagem, indústria automóvel, aeronáutica até às aplicações médicas. Em virtude disso, e devido às exigências das respetivas aplicações, torna-se cada vez mais necessário estimar de forma fiável o seu comportamento mecânico. Experimentalmente existem vários métodos normalizados para esse efeito, todavia estes requerem sempre equipamentos e materiais que nem sempre estão ao alcance de todos. Recentemente têm vindo a usarse modelos de dano coesivo (MDC) que, em conjunto com software de método de elementos finitos (MEF), permitem de uma forma segura calcular a resistência das juntas adesivas. No âmbito dos MDC a taxa de libertação de energia ao corte (GIIc) é um dos parâmetros que mais influência tem na previsão de resistência de juntas adesivas. Como tal, é de grande relevância estudar em detalhe os vários ensaios e respetivos métodos de redução disponíveis para a obtenção deste parâmetro. Com esta dissertação pretende-se efetuar uma avaliação numérica aos ensaios End Notched Flexure (ENF) e Four-Point End Notched Flexure (4ENF) com o intuito de determinar GIIc. Para o efeito foram utilizados dados experimentais de trabalhos anteriores [1, 2] relativos a três adesivos, um frágil, um intermédio e um dúctil, respetivamente, Araldite®AV138, Araldite®2015 e SikaForce®7752. A estes dados foram aplicados os métodos de redução Compliance Calibration Method (CCM), Direct Beam Theory (DBT), Corrected Beam Theory (CBT) e Compliance-Based Beam Method (CCBM) nos ensaios ENF, e CCM e CBT nos ensaios 4ENF, de forma a obter as respetivas curvas resistentes (curvas-R). Os valores de GIIc daí obtidos foram a posteriori introduzidos em modelos realizados no código comercial ABAQUS®, que através do MEF e de um MDC triangular, permitiu estimar a lei coesiva em corte para cada um dos adesivos. Seguidamente, foi realizado um teste de sensibilidade à variação de GIIc e à resistência coesiva ao corte (ts 0). Por fim, foi efetuada uma validação dos métodos de redução utilizados na parte experimental através da sua aplicação aos dados dos ensaios numéricos e respetiva comparação dos valores de GIIc resultantes com os introduzidos inicialmente nos modelos numéricos. Do trabalho apresentado, conclui-se que os valores de GIIc para cada adesivo obtidos pelos ensaios ENF e 4ENF apresentam uma boa concordância entre si. As leis coesivas obtidas numericamente pelos dois ensaios também apresentam parâmetros característicos similares. A validação numérica dos métodos de redução também permitiu a validação dos mesmos para a obtenção de GIIc.
- Avaliação numérica e experimental da carga admissível de vigas compostas para monocarris de sistemas de elevaçãoPublication . Gouveia, Hugo Miguel Dias; Ferreira, Fernando JoséEste trabalho foi realizado com o apoio, e em colaboração da empresa Flexcrane, que constrói e comercializa soluções flexíveis de pontes rolantes para cargas ligeiras. Com cargas máximas de 2 toneladas estas pontes e seus caminhos de rolamento são construídas essencialmente enformados a frio. O objetivo deste trabalho é a verificação numérica e experimental das cargas que este tipo de estrutura suporta, nas suas diferentes configurações. Numa aproximação por engenharia inversa, com a realização deste trabalho, foi possível determinar a carga admissível das vigas compostas utilizadas, assim como o seu comportamento quando em carga. Para obtenção destes resultados foram realizadas simulações computacionais recorrendo ao método de elementos finitos, utilizando para isso o software Ansys Workbench e ainda ensaios experimentais que permitiram validar os resultados obtidos numericamente e consolidar o conhecimento sobre o comportamento desta solução comercial. Por ser de construção modular, são possíveis diferentes combinações para o produto final, por esta razão foram estudados numericamente diferentes configurações possíveis, com e sem reforços. Foi realizada a validação experimental para a configuração mais usual, fazendo recurso a um dispositivo para ensaio de estruturas e componentes, pertencente ao Isep. Foi ainda utilizada a técnica extensométrica para avaliar as tensões em pontos selecionados e compara-los com os obtidos numericamente. Concluiu-se pelo ótimo desempenho dos produtos Flexcrane.
- Comparação de técnicas analíticas e numéricas para previsão de resistência de juntas adesivas de sobreposição simplesPublication . Sousa, Carla Cristina Ramos Guimarães de; Campilho, Raul Duarte Salgueiral GomesAs juntas adesivas têm vindo a ser usadas em diversas áreas e contam com inúmeras aplicações práticas. Devido ao fácil e rápido fabrico, as juntas de sobreposição simples (JSS) são um tipo de configuração bastante comum. O aumento da resistência, a redução de peso e a resistência à corrosão são algumas das vantagens que este tipo de junta oferece relativamente aos processos de ligação tradicionais. Contudo, a concentração de tensões nas extremidades do comprimento da ligação é uma das principais desvantagens. Existem poucas técnicas de dimensionamento precisas para a diversidade de ligações que podem ser encontradas em situações reais, o que constitui um obstáculo à utilização de juntas adesivas em aplicações estruturais. O presente trabalho visa comparar diferentes métodos analíticos e numéricos na previsão da resistência de JSS com diferentes comprimentos de sobreposição (LO). O objectivo fundamental é avaliar qual o melhor método para prever a resistência das JSS. Foram produzidas juntas adesivas entre substratos de alumínio utilizando um adesivo époxido frágil (Araldite® AV138), um adesivo epóxido moderadamente dúctil (Araldite® 2015), e um adesivo poliuretano dúctil (SikaForce® 7888). Consideraram-se diferentes métodos analíticos e dois métodos numéricos: os Modelos de Dano Coesivo (MDC) e o Método de Elementos Finitos Extendido (MEFE), permitindo a análise comparativa. O estudo possibilitou uma percepção crítica das capacidades de cada método consoante as características do adesivo utilizado. Os métodos analíticos funcionam apenas relativamente bem em condições muito específicas. A análise por MDC com lei triangular revelou ser um método bastante preciso, com excepção de adesivos que sejam bastante dúcteis. Por outro lado, a análise por MEFE demonstrou ser uma técnica pouco adequada, especialmente para o crescimento de dano em modo misto.
- Criação de programa informático em ambiente Matlab® para estudo de estruturas planas pelo Método de Elementos Finitos.Publication . Lázaro, Pedro Palmeira; Campilho, Raul Duarte Salgueiral GomesOs modelos a ser analisados pelo Método de Elementos Finitos são cada vez mais complexos e, nos tempos que correm, seria impensável realizar tais análises sem um apoio computorizado. Existe para esta finalidade uma vasta gama de programas que permitem realizar tarefas que passam pelo desenho de estruturas, análise estática de cargas, análise dinâmica e vibrações, visualização do comportamento físico (deformações) em tempo real, que permitem a otimização da estrutura. Sob o pretexto de permitir a qualquer utilizador uma análise de estruturas simples com o Método dos Elementos Finitos, surge esta tese, onde se irá criar de raiz um programa com interface gráfica no ambiente MATLAB® para análise de estruturas simples com dois tipos de elemento finito, triangular de deformação constante e quadrangular de deformação linear. O software desenvolvido, verificado por comparação com um software comercial dedicado para o efeito, efetua malhagem com elementos bidimensionais triangulares e quadriláteros e resolve modelos arbitrados pelo Método de Elementos Finitos, representando estes resultados visualmente e em formato tabular.
- Desenvolvimento de um atenuador de impacto para um veículo de formula studentPublication . Prazeres , Henrique de Montalvão dos; Justo, Jorge Manuel Costa da FonsecaEste trabalho teve como objetivo desenvolver um atenuador de impacto para um veículo automóvel, destinado a participar na competição Formula Student. Este veículo foi desenvolvido por uma equipa de alunos do Instituto Superior de Engenharia do Porto, constituída com o objetivo de participar na referida competição. Foi realizada uma pesquisa bibliográfica para levantamento do estado da arte em sistemas de absorção de energia bem como dos modelos numéricos usados. Para o desenvolvimento do atenuador de impacto recorreu-se a software de modelação 3D e simulação numérica, com o objetivo de testar o desempenho de diferentes soluções. Para a correta definição dos parâmetros do modelo de material usado na simulação numérica, foi realizado um programa de ensaios experimentais. No final obteve-se um modelo de material com características elasto-plásticas e de cedência por introdução do parâmetro de dano por corte. Foram estudados dois atenuadores de impacto construídos pela equipa de alunos. Foram realizados ensaios experimentais de compactação para levantamento das suas características em termos de absorção de energia, tendo-se concluído que não atingiam os requisitos definidos. Foram testados modelos numéricos destes atenuadores recorrendo ao método de elementos finitos com uma análise dinâmica explicita. Foi desenvolvida uma metodologia que permitiu modelar um novo tipo de estrutura, tendo sido este objeto de simulações numéricas e ensaios experimentais para avaliar o seu desempenho. Foi construída uma estrutura que cumpriu com sucesso os requisitos impostos pelo regulamento da competição Formula Student.
- Desenvolvimento de uma interface gráfica para controlo de uma válvula direcional proporcionalPublication . Sobral, Graça da Conceição Ricardo; Silva, António José de Sousa Ferreira daAs evoluções tecnológicas contribuem para a conceção de máquinas e de equipamentos hidráulicos cada vez mais precisos, culminando em processos de automatização que aliam perfeição, segurança e qualidade. Com as válvulas proporcionais hidráulicas é possível controlar a velocidade, força, aceleração e quaisquer condições dos movimentos impulsionados por este género de energia, o que proporciona eficiência máxima do sistema e consequentemente melhor produtividade. Esta dissertação descreve a implementação de uma interface gráfica, que foi desenvolvida no Laboratório de Automação e Robótica Industrial (LARI) do ISEP para controlo de válvulas direcionais proporcionais hidráulicas existente nas bancadas de simulação de óleo-hidráulica. A interface ao interagir com um autómato programável Siemens S7/200 permite a visualização/alteração de parâmetros no autómato programável, de acordo com as necessidades do utilizador. Este trabalho pretende ser um contributo para o ensino prático das caraterísticas da hidráulica proporcional, para demonstrar aos alunos as várias caraterísticas e comportamentos destes sistemas, através do desenvolvimento de um conjunto de exercícios didáticos automatizados em bancadas óleo-hidráulicas. Comecei por efetuar o estudo das características das válvulas existentes na indústria e no ISEP, a seguir fez-se a análise dos meios de comando, características do autómato, consola e bancadas óleo-hidráulicas, após a análise, desenvolveram-se 2 conjuntos de exercícios, 1 conjunto para a válvula direcional proporcional Bosch Rexroth e outro para a válvula direcional proporcional da Vickers, para demonstração das potencialidades da hidráulica proporcional. Os exercícios automatizados envolvem sequências de ações programadas, como a programação de movimentos, cálculo de variáveis e leitura. Foram realizados diversos ensaios para validar e demonstrar as capacidades dos diferentes exercícios.
- Desenvolvimento do projeto de uma máquina de preparação de tubo espiralPublication . Santos, Paulo Ricardo Oliveira dos; Silva, Francisco José Gomes daA industria de componentes de automóvel tem sofrido enormes desenvolvimento nos últimos anos. A automatização dos processos tem feito com que a cadência de produção de componentes tenha aumentando bastante, assim como a sua qualidade. Um dos exemplos onde a automatização tem tido um papel bastante importante é no fabrico de tubos espiral. Aos dias de hoje o processo de tratamento deste tipo de componente é feito automaticamente, o que comprova a importância da automatização. Ao longo deste trabalho será desenvolvido um projeto mecânico de uma máquina de preparação de tubo espiral. A principal função do equipamento a ser projetado é puncionar terminais de plásticos em ambas as pontas do tubo espiral.
- Desenvolvimento do projeto mecânico de uma máquina alimentadora de barras para centros de torneamentoPublication . Silva, Gabriel Berton Pereira da; Silva, Francisco José Gomes da; Campilho, Raul Duarte Salgueiral GomesMaquinação é um processo de fabrico largamente utilizado na indústria e que impacta diretamente no desenvolvimento tecnológico. Os processos de maquinação são executados por máquinas ferramenta, que podem ter um funcionamento manual, automático ou CNC. A operação manual das máquinas ferramenta é adequada para casos em que a peça não possui uma geometria complexa e não precisa ser produzida em elevadas quantidades. As máquinas automáticas são indicadas para a produção de peças com geometria complexa e/ou quando é necessário produzir uma quantidade elevada. Para os casos em que há a necessidade de produção de peças em larga escala, normalmente são utilizadas máquinas CNC e, para que os processos sejam inteiramente automatizados, o que aumenta em muito a capacidade de produção de uma empresa, são necessários equipamentos capazes de alimentar a matéria-prima para o interior das máquinas ferramenta. Para isso, ao longo deste trabalho é desenvolvido o projeto mecânico de uma máquina alimentadora de barras para centros de torneamento, que irá operar com um tempo de ciclo inferior a 90 s e poderá ser manuseada de forma simples e rápida pelo operador.