SOBRE a Simulação Computacional Com Emprego do Método Giwm
para Predição de Desgaste Por Deslizamento em Ensaio Pino-disco
de Materiais Roda-trilho Ferroviários
Nome: JOÃO VÍTOR RAIMUNDO SILVA E SILVA
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 16/08/2023
Orientador:
Nome |
Papel |
|---|---|
| CHERLIO SCANDIAN | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
|---|---|
| ANTONIO CESAR BOZZI | Examinador Interno |
| CHERLIO SCANDIAN | Orientador |
| GUILHERME FABIANO MENDONCA DOS SANTOS | Coorientador |
| ROBERTO MARTINS DE SOUZA | Examinador Externo |
Resumo: A tribologia abrange o estudo dos fenômenos relacionados ao atrito, desgaste e
lubrificação de superfícies em contato e em movimento relativo. O desgaste por
deslizamento é uma questão importante em diversos setores, como no caso do
contato entre roda e trilho em sistemas ferroviários, onde o deslizamento puro pode
ocorrer durante curvas. Ensaios laboratoriais de pino-disco são amplamente
utilizados para investigar esse tipo de desgaste, mas apresentam limitações em
termos de tempo e custo. Simulações computacionais utilizando o Método dos
Elementos Finitos (MEF) têm sido estudadas como uma alternativa para evitar a
necessidade desses ensaios, porém enfrentam desafios em relação ao alto custo
computacional e tempo de simulação. Neste contexto, o presente estudo avalia a
precisão e a velocidade do método computacional semi-analítico GIWM (Global
Incremental Wear Model) em prever o desgaste em ensaios pino-disco em materiais
de roda-trilho sob diferentes condições ambientais e de lubrificação encontradas em
ferrovias. Dados experimentais com carga normal de 5 N e 300 N, foram utilizados
para calibrar o modelo computacional em relação à profundidade e taxa de desgaste,
respectivamente. A partir desta calibração, foi determinado, computacionalmente, um
coeficiente de desgaste dimensional (m³/N.m) para cada situação, que foi empregado
para predizer tanto a profundidade total quanto a taxa de desgaste destes
tribossistemas. Os resultados dessa predição foram comparados com os resultados
experimentais. Observou-se que o método GIWM apresentou boa concordância com
parte dos experimentos. Além disso, o algoritmo mostrou-se computacionalmente
eficiente, com tempo de simulação desprezível em relação aos experimentos e
simulações MEF relatadas na literatura. Concluiu-se, portanto, que o método GIWM
pode reduzir a necessidade de realizar ensaios de pino-disco com variação na carga
normal aplicada para materiais do sistema roda-trilho, desde que as condições
experimentais não causem variações severas nos mecanismos de desgaste
predominantes, na força de atrito e na intensidade de desgaste ao longo do ensaio.
