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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78517
Tipo: | TCC |
Título: | Otimização paramétrica de alívio de tensão em uma placa plana com furo central submetida à tração uniaxial |
Autor(es): | Noronha, Mateus Maia |
Orientador: | Oliveira, George Luiz Gomes de |
Palavras-chave em português: | concentração de tensão;otimização paramétrica;método dos elementos finitos;alívio de tensão;furos de alívio |
Palavras-chave em inglês: | stress concentration;parametric optimization;finite element method;stress relief;relief holes |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA |
Data do documento: | 2024 |
Citação: | NORONHA, Mateus Maia. Otimização paramétrica de alívio de tensão em uma placa plana com furo central submetida à tração uniaxial. 2024. Trabalho de conclusão de curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Campus de Russas, Universidade Federal do Ceará, Russas, 2024. |
Resumo: | A presente pesquisa investigou a otimização paramétrica de alívio de tensão em uma placa plana com furo central submetida à tração uniaxial. A concentração de tensões, um fenômeno crítico em engenharia que pode levar a falhas estruturais, foi abordada neste estudo através da busca pela configuração ideal de furos de alívio para minimizar a tensão máxima na região do furo central. Utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF) para simular o comportamento mecânico da placa no software ANSYS Workbench, e o algoritmo de otimização Adaptive Single-Objective (ASO) para encontrar a configuração ótima, foram investigadas diferentes geometrias de furos de alívio: circular, dois furos circulares, oval, elíptico e triangular. Os resultados demonstraram que a inclusão de furos de alívio reduz significativamente a concentração de tensões, com destaque para o furo triangular, que proporcionou a maior redução (38%). A otimização revelou a tendência dos parâmetros geométricos dos furos de alívio a convergir para valores específicos, como a proximidade do furo de alívio ao furo central e dimensões próximas ao diâmetro do furo central. A pesquisa também abordou a importância da discretização da malha no MEF, demonstrando a influência do refinamento da malha na precisão dos resultados. A utilização de malhas adequadas, com elementos finitos do tipo PLANE183 e refinamento na região do furo central, garantiu a captura precisa do gradiente de tensão e a convergência da solução. A comparação dos resultados do MEF com dados da literatura validou a precisão do modelo numérico, com boa concordância observada com os modelos teóricos de Young e Budynas (2002), Norton (2013) e Howland (1930) |
Abstract: | The present research investigated the parametric optimization of stress relief in a flat plate with a central hole subjected to uniaxial traction. Stress concentration, a critical phenomenon in engineering that can lead to premature structural failure, was addressed in this study by searching for the ideal configuration of relief holes to minimize the maximum stress in the central hole region. Using the Finite Element Method (FEM) to simulate the mechanical behavior of the plate in ANSYS Workbench software, and the Adaptive Single-Objective (ASO) optimization algorithm to find the optimal configuration, different relief hole geometries were investigated: circular, two circular holes, oval, elliptical, and triangular. The results showed that the inclusion of relief holes significantly reduces stress concentration, with the triangular hole providing the greatest reduction (38%). The optimization revealed a tendency for the geometric parameters of the relief holes to converge to specific values, such as proximity to the central hole and dimensions close to the central hole's diameter. The research also addressed the importance of mesh discretization in FEM, demonstrating the influence of mesh refinement on the accuracy of results. The use of suitable meshes, with PLANE183 finite elements and refinement in the central hole region, ensured accurate capture of the stress gradient and solution convergence. Comparison of FEM results with literature data validated the numerical model's accuracy, with good agreement observed with the theoretical models of Young and Budynas (2002), Norton (2013), and Howland (1930). |
URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78517 |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
Aparece nas coleções: | ENGENHARIA MECÂNICA - RUSSAS - Monografias |
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