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 e otimização de máquinas para o fabrico de espiral metálica para cabosPublication . Quadrado, João Mário Monteiro; Silva, Francisco José Gomes daOs cabos metálicos usados intensivamente nos mais diversos acionamentos dentro de um veículo, como por exemplo a abertura das portas, tampa da mala, tampa do combustível, tampa do motor, etc., necessitam na maior parte dos casos de seguir percursos complexos, sendo utilizada uma espiral metálica, devidamente forrada com polímero extrudido, para a condução do cabo com o menor atrito possível e sem congestionamentos provocados pelo percurso. As máquinas de produção desta espiral são equipamentos muito específicos, com capacidade produtiva limitada pela própria cinemática da máquina. No entanto, como em muitos outros casos, as máquinas podem ser sujeitas a melhoramentos, com vista a incrementar a sua capacidade de produção. Contudo, os resultados pretendidos poderão nunca ser atingidos ou gerar custos de manutenção inviáveis, devido à cinemática das máquinas. Este trabalho teve por base uma solicitação da FicoCables para analisar e otimizar o funcionamento e capacidade produtiva de máquinas concebidas para fabricar espiral metálica a uma dada cadência, mas posteriormente adaptadas para incrementar a sua capacidade de fabrico. As condições em que o melhoramento foi realizado impediam que a cadência estabelecida fosse atingida, devido a problemas de vibração exagerada e de colocar em risco a integridade de alguns sistemas da mesma, também através de sobreaquecimento em determinados locais. O trabalho de análise foi cuidadosamente desenvolvido, permitindo a identificação de alguns fatores que poderiam estar na origem da vibração excessiva sentida. Foram indicadas diversas soluções possíveis, tendo sido implementadas grande parte das mesmas, o que conduziu a uma melhoria significativa do seu desempenho, atingindo o nível de produção pretendido.
- Análise e quantificação do dano em materiais compósitos de matriz poliméricaPublication . Silva, Pedro Emanuel Viana; Durão, Luís Miguel PereiraOs materiais compósitos têm assumido uma importância crescente na engenharia e o seu uso é cada vez mais comum. Características importantes destes materiais, como as elevadas propriedades mecânicas, associadas a maior leveza, têm permitido uma vasta aplicação em áreas tão distintas como a medicina, o desporto, a aeronáutica, a defesa ou a indústria automóvel. A maioria dos compósitos é fabricada sob a forma de peças funcionais, prontas ou quase prontas a serem utilizadas. Contudo, o seu uso ainda não prescinde completamente de processos de maquinagem adicionais, com particular destaque para a furação. Com efeito, a furação de materiais compósitos é ainda um processo muito frequente e, apesar de vários progressos feitos nesta área, deste processo resultam danos nos materiais compósitos cujos efeitos têm de ser tidos em conta. Entre os principais defeitos decorrentes da furação, destaca-se o fenómeno da delaminação. O objetivo deste estudo foi o de avaliar a magnitude da área danificada por furação em carbono epóxido, um material compósito de matriz polimérica, e de que forma os danos decorrentes do processo de furação afetavam as propriedades mecânicas do material. Foram fabricados 35 provetes em carbono epóxido e procedeu-se à furação com cinco geometrias diferentes de broca – broca Helicoidal, broca Dagger, broca Brad, broca High Speed Steel e broca Helicoidal com pré-furação – a fim de se obterem diversas áreas de dano. Os provetes foram radiografados e das imagens resultantes foi possível calcular a área de dano causado por furação, com recurso a software de edição de imagem. No final, os provetes foram submetidos a dois ensaios mecânicos: Flexão em 3 pontos e Pin-Bearing. As áreas de dano determinadas foram relacionadas com a perda de propriedades mecânicas verificadas durante os ensaios com recurso a ferramentas estatísticas. Os resultados obtidos permitiram estabelecer e modelar relações entre a área danificada durante a furação e a resistência mecânica do material. A resistência à flexão não apresenta grande variabilidade em função da área de dano. Já a resistência à compressão diminui com o incremento da área de dano.
- Análise numérica de juntas adesivas em degrau pelo Método de Elementos Finitos ExtendidoPublication . Machado, Rui Manuel Dias; Campilho, Raul Duarte Salgueiral GomesAtualmente, as ligações adesivas têm vindo a ser utilizadas em várias áreas, com mais frequência nos últimos anos. Estas ligações apresentam vantagens em relação a outros métodos como a soldadura. As vantagens que se destacam são obviamente a redução significativa do peso, bem como a redução de concentração de tensões. Para a previsão da resistência das juntas, recorre-se frequentemente a técnicas da Mecânica da Fratura. A tenacidade à tração (GIC) e ao corte (GIIC) são dois dos parâmetros mais importantes para a previsão do comportamento da junta. Em relação aos adesivos, estes dividem se em dois grupos, os frágeis e os dúcteis. O Método de Elementos Finitos (MEF) tem vindo a ser usado nas últimas décadas, pois este método é bastante mais rápido na análise da resistência da junta. Mais recentemente, surgiu o Método de Elementos Finitos Extendido (MEFX), que também pode ser utilizado para prever o comportamento das juntas, carecendo, no entanto, da validação para este efeito. Esta dissertação tem como principal objetivo a previsão do comportamento de juntas em degrau usando o MEFX, com diferentes comprimentos de sobreposição (LO). Para análise foram usados três adesivos, Araldite® AV138, Araldite® 2015 e Sikaforce® 7752, cujas propriedades são bastante diferentes. Para comparação deste trabalho numérico, foram usados os dados experimentais da dissertação de Silva [1]. As tensões de corte e arrancamento dos adesivos foram analisadas, o que possibilita uma análise do comportamento dos diferentes adesivos em diferentes condições. Para a análise usaram-se diferentes critérios de iniciação de dano usando as tensões e deformações. Também se considerou a análise da lei de dano, nomeadamente as leis linear e exponencial de propagação de dano. O MEFX revelou ser adequado para previsão da resistência das juntas utilizando os critérios QUADS e MAXS, onde apresenta resultados bastante precisos.
- Antecipação de problemas e redução de custos na estampagem de aços dual-phase de altíssima resistênciaPublication . Gomes, Tiago Dias; Silva, Francisco José Gomes daA evolução no ramo automóvel tem sido ao longo dos anos cada vez maior, de modo a aumentar a segurança e o conforto e diminuir o peso dos automóveis. Estas condições implicam a utilização de materiais com elevada resistência, mas ao mesmo tempo que sejam mais leves. A utilização de aços Dual-Phase neste ramo, permite não só, obter as condições requeridas, como também ser mais competitivo, visto a maioria das indústrias atuais utilizarem aços “macios”, mais facilmente conformáveis. No entanto, tendo em conta as características dos referidos materiais, é bastante complicado o seu processo de estampagem, principalmente no que diz respeito ao seu retorno elástico. Este trabalho foi elaborado com vista a estudar melhor estes aços e o seu processo de produção, através de um software de simulação, que permite prever os resultados da estampagem e minimizar os problemas resultantes desse processo. Foi possível verificar que a utilização do software de simulação permitiu antecipar e reduzir os problemas relacionados com o retorno elástico das peças, e assim facilitar na perceção e controlo destes aços. Por consequência, foi possível confirmar que a realização da simulação das peças e respetiva compensação das ferramentas permite reduzir muito tempo e custos na elaboração das ferramentas.
- Aplicação do método de Elementos Finitos eXtendido (MEFX) para a previsão da resistência de juntas adesivas de sobreposição duplaPublication . Santos, Telmo Ferreira; Campilho, Raul Duarte Salgueiral GomesAs ligações adesivas têm sido utilizadas em diversas áreas de aplicação. A utilização das juntas adesivas em aplicações industriais tem vindo a aumentar nos últimos anos, por causa das vantagens significativas que apresentam comparativamente com os métodos tradicionais de ligação tais como soldadura, ligações aparafusadas e rebitadas. A redução de peso, redução de concentrações de tensões e facilidade de fabrico são algumas das principais vantagens das ligações adesivas. Devido à crescente utilização das ligações adesivas, torna-se necessário a existência de ferramentas que permitam prever a resistência das juntas com elevada precisão. Assim, para a análise de juntas adesivas, está a ser cada vez mais utilizado o método de Elementos Finitos. Neste âmbito o Método de Elementos Finitos eXtendido (MEFX) perfila-se como um método capaz de prever o comportamento da junta, embora este ainda não esteja convenientemente estudado no que diz respeito à aplicação a juntas adesivas. Neste trabalho é apresentado um estudo experimental e numérico pelo MEFX de juntas de sobreposição dupla, nas quais são aplicados adesivos que variam desde frágeis e rígidos, como o caso do Araldite® AV138, até adesivos mais dúcteis, como o Araldite® 2015 e o Sikaforce® 7888. Foram considerados substratos de alumínio (AW6082-T651) em juntas com diferentes comprimentos de sobreposição, sendo sujeitos a esforços de tração de forma a avaliar o seu desempenho. Na análise numérica foi realizada uma análise da distribuição de tensões na camada adesiva, a previsão da resistência das juntas pelo MEFX segundo critérios de iniciação de dano baseados em tensões e deformações, e ainda um estudo sobre o critério energético de propagação de dano. A análise por MEFX revelou que este método é bastante preciso quando usados os critérios de iniciação de dano MAXS e QUADS, e parâmetro com valor de 1 no critério energético de propagação de dano. Apesar de ser um método pouco estudado na literatura comparativamente com outros, o MEFX apresentou resultados muito satisfatórios.
- Contribution to the validation and verification of drive-neutral-reverse subsystem of a CVT transmissionPublication . Almeida, Pedro Nuno dos Santos; Silva, Francisco José Gomes daContinuously Variable Transmissions (CVT) are the synonymous for fuel economy and smooth ride. Due to these major features of this type of automatic transmission (AT) it can be easily the future of automatic transmissions since the restrictions regarding to the fuel emissions are getting stricter. The knowledge by the student related to this thematic was developed in an internship with a duration of six months at a specialized company in the development and production of CVT transmissions. By being incorporated in the department of R&D, specifically on the team of the DNR subsystem (Drive‐Neutral‐Reverse subsystem), it was possible to be introduced to CVT. Punch Powertrain NV in Belgium, Sint‐Truiden, was the perfect opportunity to enrich the academic experience of the student, to introduce the student to development field of automotive transmissions industry from concept to testing and also to consolidate the experience in the automotive industry previously started at Simoldes Plásticos during the master degree. Firstly, it was suggested to assist to the prototype assembly process of a complete CVT followed by the analyses to the flow chart of the DNR subsystem and the manufacturability of all the components of the subsystem in order to get introduced to the subsystem. Secondly it was proposed to develop a showcase model which would be a great tool to explain people the working principle of a DNR subsystem in detail. At the same time, the student decided to start some calculations related to the DNR subsystem not only to better understand the subsystem and apply the knowledge obtained during the graduation but also to learn more specific subjects related to this field of study. This task would later allow the student to verify the mechanical requirements. After asking for quotations and getting in contact with several suppliers it was time to assemble the entire showcase getting in contact with different manufacturing processes and difficulties. At the end, it is irrefutable the amount of knowledge acquired during the internship. Undoubtedly, the support from all the colleagues was very important by transmitting me all their knowledge and experience.
- Create Cost Effective Post Processing Techniques for Multiple Measured and Simulated Components of CVT TransmissionsPublication . Martins, Luís António Salvador; Silva, Francisco José Gomes daThe automotive industry requires continuous innovation in order to fight the high competitiveness in this sector. More than ever, fuel economy, low emissions and comfort are the main goals when designing a vehicle. Continuously Variable Transmissions (CVT) are a type of transmissions that meet with those features and it can be the future of automatic transmissions. The presented dissertation was developed during an internship in a company, specialist in the development and production of CVT transmissions, designated by Punch Powertrain NV, located in Sint-Truiden, Belgium. The work was incorporated in the Research and Development (R&D) department, in the team of simulation, where it was possible to enhance the academic experience. This work is based on a need to post-process the results of several measured and simulated scenarios. Firstly, it was proposed to analyse the interference between the components of a hydraulic block. After the block is simulated individually, the inside walls can deform and it is important to analyse if there is interference with the movable components. Secondly, there are corrections done on gears. These corrections are evaluated through gear measurements, which need to be processed to determine if the modifications are within the nominal parameters. The last task was to analyse exported data from road load tests. In each transmission, five accelerometers are installed that record the loads subjected in the three coordinates. These files are read and, then, processed using an algorithm of a counting method, that can predict the cycles of each accelerometer for the different loads. All results are validated by the team leader and the specialists of each field. In the end, the internship allowed to increase the knowledge obtained from the Master’s.
- Desenvolvimento de um braço de suspensão de um automóvel eléctrico em material compósitoPublication . Gonçalves, Paulo Jorge Aguiar; Campilho, Raul Duarte Salgueiral GomesEsta dissertação teve como objectivo principal o desenvolvimento de uma solução em material compósito para a produção de um componente da suspensão automóvel, o braço de suspensão, que se situasse num patamar intermédio na relação peso/custo relativamente às soluções já existentes em mercado, tipicamente em aço. Como valores alvo e tendo como referência um braço de suspensão em aço, era esperada uma redução em massa de cerca de 40% sem exceder o dobro dos custos de produção do mesmo. Todo o trabalho desenvolvido foi orientado no sentido da exploração de tecnologias como a estampagem a quente de compósitos de matriz termoplástica combinada com a injecção (one-shot process). Na selecção de materiais a adoptar procuraram-se matérias-primas que apresentassem uma boa relação desempenho/custo, tendo sempre em vista o tipo de aplicação final. A determinação de uma solução que desse resposta aos requisitos definidos foi obtida recorrendo-se à análise por elementos finitos (FEA). O estudo compreendeu várias análises de um processo iterativo, nas quais se fez variar factores como a geometria, os materiais e a configuração dos laminados, até se obter uma solução que cumprisse os objectivos de forma optimizada. O trabalho desenvolvido permitiu alcançar uma solução em compósito, constituída por um laminado em matriz de PA6 e reforço de fibra de carbono contínua, onde posteriormente são sobre-injectadas ribs de PA6 carregadas com 60% de fibras de vidro curtas. A solução encontrada garantiu uma redução de 45% do peso em relação ao componente em aço e num acréscimo de cerca de 1,65 vezes ao custo de produção.
- Dimensionamento de pavilhões metálicos em soluções treliçadasPublication . Teixeira, Carlos Miguel Vieira; Campilho, Raul Duarte Salgueiral GomesA adoção de estruturas metálicas tem crescido consideravelmente nos últimos anos, principalmente na construção de edifícios industriais, comerciais e cobertura de grandes espaços. Este tipo de estruturas aliam as boas características mecânicas do aço e o seu baixo peso específico à facilidade/rapidez do processo de fabrico, pelo que os elementos da estrutura são normalmente pré-fabricados em ambiente industrial e posteriormente montados em obra. O principal objetivo desta dissertação é estudar a aplicação de soluções em treliça a coberturas de grandes vãos em unidades industriais, com especial enfase para a tipologia e tipo de secção a utilizar. Todas as treliças foram dimensionadas cumprindo os requisitos de segurança impostos pelo Eurocódigo 1 (EC1) e Eurocódigo 3 (EC3). Concluiu-se que na execução de pavilhões metálicos a utilização de soluções de treliça de tipo Waren é mais vantajosa pois permite uma redução significativa do peso/custo. Foi ainda possível concluir que a utilização de perfis tubulares permite a obtenção de soluções globalmente mais económicas. Relativamente ao número de travamentos a utilizar, foi evidente que o aumento de peso/custo associado à diminuição do número de travamentos não é significativo quando comparado com o valor associado à execução e peso de um número elevado de elementos de travamento.
- Estudo da Satisfação do Cliente em Reparação AutomóvelPublication . Costa, Manuel Augusto da Rocha Santos Alves da; Silva, Francisco José Gomes daUm cliente procura produtos e serviços com qualidade, a um preço que reflita o seu valor, e com disponibilidade em tempo útil. Por seu lado, uma empresa apenas sobrevive se fornecer produtos e serviços capazes de satisfazer os seus clientes e conseguir a lealdade destes, o que acontece apenas se conseguir satisfazer ou ultrapassar as expetativas dos consumidores relativamente a um produto ou serviço. É o cliente que tem sempre a última palavra sobre se a sua experiência de consumo teve ou não qualidade, e consequentemente sobre o seu nível de satisfação. A literatura mais recente sobre a satisfação do cliente foca-se cada vez mais no comportamento do consumidor após a experiência do consumo. Os clientes são cada vez mais exigentes e informados, e dispõem de uma oferta progressivamente mais ampla. Como tal, as empresas tendem a focar-se mais no estudo da satisfação do cliente, quer a nível quantitativo quer a nível qualitativo, tornando-se essencial conseguir medir essa satisfação e perceber não apenas as implicações da satisfação, mas igualmente as consequências da insatisfação. Neste âmbito, as atividades após-venda assumem um importante contributo nesta análise, pois constituem-se elas próprias como um elo de ligação com o consumidor e um fator de diferenciação inerente ao produto ou serviço oferecido. O setor automóvel vive uma época de forte competitividade e transformação, em que, mais concretamente nas áreas de comercialização e reparação automóvel, as atividades após-venda representam uma parte significativa da sua atividade e dos seus proveitos. É com base na pertinência do tema da satisfação e do momento vivido no setor automóvel que surge esta dissertação, a qual se propõe efetuar um estudo sobre a satisfação dos clientes de um concessionário de uma conhecida marca automóvel, nomeadamente focado nas atividades após-venda. O estudo orientar-se-á pelas principais atividades críticas para a satisfação do cliente, retirando-se do mesmo sugestões de melhoria a serem potencialmente incorporadas nos processos, procedimentos e organização da empresa em análise.