Avaliação das Tensões nos Componentes dos Engates Ferroviários em Operação de Heavy Haul através da Simulação Comparativa entre o Método dos Elementos Finitos e o Método dos Elementos de Contorno

Resumo: Este projeto propõe a realização de uma investigação metodológica determinando o estado de tensão nos componentes dos engates ferroviários em operação de Heavy Haul, através da aplicação paralela de duas poderosas técnicas numéricas de simulação numérica. Tal projeto visa o desenvolvimento e a otimização de um dos principais componentes do sistema de choque e tração empregados em vagões para transporte de carga e minério nas ferrovias da Vale S.A.
O engate é um dispositivo mecânico fundamental, que apresenta diversas particularidades e configuração geométrica diversificada. Certos trechos do dispositivo, como a cauda apresenta uma geometria relativamente simples comparativamente à braçadeira e outras partes, que apresentam uma conformação geométrica elaborada. As forças que nele agem são complexas, mas aqui consideradas conhecidas e fornecidas pela VALE, pois são resultados originados de análises realizadas por outros setores de pesquisa e considerados consolidados. Possuem um caráter dinâmico, de modo que sua inclusão no modelo estrutural do engate pode ser feita mediante diversas metodologias, incluindo a introdução de um fator de impacto, levantamento de modos mais sensíveis a amplificação dinâmica e um modelo em que a inércia dos componentes seja computada.
Diante destes diversos níveis e seu possível encadeamento em termos de modelos de crescente complexidade, o efeito das forças e o campo de tensões resultante é examinado em cada um desses modelos gradativamente, tanto para o Método dos Elementos Finitos quanto para o Método dos Elementos de Contorno, técnicas computacionais de eficiência reconhecida tanto no meio acadêmico quanto industrial. Neste contexto, determinados segmentos do componente podem ser modelados tanto bi quanto tridimensionalmente, e a diferença entre resultados pode identificar a importância ou não de arremates dimensionais, visando futuros projetos com otimização de forma.
Quanto à modelagem espacial, vislumbra-se ser possível dividir o componente em duas partes ou três partes e fazer a transferência das forças internas equilibrantes, com ganho no processamento computacional e no nível de detalhamento das malhas discretas. Esse particionamento permite examinar com minúcia pontos críticos do dispositivo, que apresentam nível acentuado de falhas, conforme estatísticas levantadas pelos engenheiros da VALE.

Data de início: 20/01/2020
Prazo (meses): 24

Participantes:

Papel	Nome
Coordenador	CARLOS FRIEDRICH LOEFFLER NETO
Vice-Coordenador	LUCIANO DE OLIVEIRA CASTRO LARA