Caboclo - Repositório Institucional UFRB CETEC - Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas CETEC - Cursos de Graduação CETEC - Bacharelado em Engenharia Mecânica - TCC
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Tipo de documento: Trabalho de Conclusão de Curso
Grau acadêmico: Bacharelado
Título: Construção de polariscópio linear para ensaio de tensão em vigas com geometrias bioinspiradas
Autor(es): Pedreira, Viviane dos Santos
Orientador(a): Souza, Vânio Vicente Santos de
Membro(a) da banca: Silva, Jânia Betania Alves da
Membro(a) da banca: Gomes, Manassés Almeida
Resumo: O trabalho emprega a fotoelasticidade na análise das variações de deformação em componentes mecânicos através da construção de um polariscópio plano de transmissão. A técnica consiste na utilização de uma luz polarizada que transpassa elementos transparentes, polimetilmetacrilato (acrílico), submetidos a deformação, tendo como consequência a variação multi-cor do espectro de franjas relacionado à intensidade de tensão a qual a peça está sujeita. O polariscópio e os corpos de prova foram de ante-mão modelados em software 3D procedendo-se com sua construção em chapas de aço carbono e polimetilmetacrilato, respectivamente, descritos no capitulo Materiais e Métodos. Foram realizados ensaios de flexão com carga centrada biapoiada, nos modelos curvos A e B, com furos em formatos elípticos baseados em mapeamentos das elipses de uma estrutura óssea real, observando de forma comparativa a distribuição de franjas ao longo de suas estruturas e as direções das tensões principais. O modelo C (de superfície lisa e sem furos), por se tratar de uma peça usada no trabalho de Melo (2019), foi usado apenas para calibrar o polariscópio. O modelo revisado dopolariscópio mostrou-se eficaz para obtenção, através de imagens, das variações de deformaçãoatravés dos corpos de prova. Foram escolhidas duas seções transversais paradecomposição das franjas. Nas análises observou-se que a Seção 1 do modelo A tem coeficiente de concentração de tensão 19,1% menor comparado a Seção 1 do modelo B, e a Seção 2 de A apresentou 15,75% menor que a Seção 2 de B. Os modelos mostraram distribuições de tensões equilibradas, com variação de tensão-deformação que se estendem ao longo das mesmas direções longitudinais. No que tange a busca de sustentabilidade na utilização dos materiais, a concepção de projetos bioinspirados com materiais “vazados” podem contribuircom o decréscimo da quantidade de material de um modelo para o outro (C com 0,019Kg±0,001 e A com 0,018Kg ±0,001) bem como seus valores de δméd, indicam soluções economicamente mais viáveis em casos de projetos mecânicos com exigências baixas de concentrações de tensão, conservação das tensões admissíveis de projeto e redução de peso.
Palavras-chave: Polariscópio
Fotoelasticidade
Tensões
Resumo em inglês: The work employs photoelasticity in the analysis of strain variations in mechanical components through the construction of a transmission plane polariscope. The technique consists of using a polarized light that passes through transparent elements (acrylic) subjected to deformation, resulting in the multi-color variation of the fringe spectrum related to the intensity of tension to which the piece is subjected. The polariscope and the specimens were modeled beforehand in 3D software, proceeding with their construction in carbon steel and acrylic sheets, respectively, described in the chapter Materials and Methods. Flexion tests were carried out with a centered bi-supported load, in curved models A and B, with holes in elliptical formats based on mappings of the ellipses of a real bone structure, observing in a comparative way the distribution of fringes along their structures and the directions of the main tensions. The C model (smooth surface and without holes), as it is a part used in the work by Melo (2019), was used only to calibrate the polariscope. The revised model of the polariscope proved to be effective for obtaining, through images, the variations of deformation through the specimens. Two cross sections were chosen to decompose the fringes. In the analysis, it was observed that Section 1 of model A has a stress concentration coefficient 19.1% lower compared to Section 1 of model B, and Section 2 of A presented 15.75% lower than Section 2 of B. The models showed balanced stress distributions, with stress-strain variation extending along the same longitudinal directions. Regarding the search for sustainability in the use of materials, the design of bioinspired projects with "leaked" materials can contribute to the decrease in the amount of material from one model to the other (C with 0.019Kg±0.001 and A with 0.018Kg ± 0.001) as well as their δ_avg values, indicate more economically viable solutions in cases of mechanical projects with low stress concentration requirements, conservation of admissible design stresses and weight reduction.
Palavras-chave em inglês: Polariscope
Photoelasticity
Stresses
Editora / Instituição: Universidade Federal do Recôncavo da Bahia
Centro de Ensino: CETEC - Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas
Data do documento: 4-Ago-2022
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://ri.ufrb.edu.br/jspui/handle/123456789/2767
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