Primeira Parte Revisada

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO Universidade Federal de Ouro Preto Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais Telefax: 55 - 31 - 3559.1561 – E-mail: [email protected]

MONOGRAFIA DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA METALÚRGICA

UTILIZAÇÃO DO SOFTWARE SOLIDWORKS COMO FERRAMENTA BASEADA EM ELEMENTOS FINITOS PARA SIMULAÇÃO DE PROBLEMAS MECÂNICO-METALÚRGICOS

Aluno: Daniel Henrique Nunes da Silva Orientador: Prof. Ricardo Pinheiro Domingues

MAIO DE 2007

Daniel Henrique Nunes da Silva

UTILIZAÇÃO DO SOFTWARE SOLIDWORKS COMO FERRAMENTA BASEADA EM ELEMENTOS FINITOS PARA SIMULAÇÃO DE PROBLEMAS MECÂNICO-METALÚRGICOS

Monografia apresentada ao Curso de Engenharia Metalúrgica da Universidade Federal de Ouro Preto como parte dos requisitos para a obtenção do Grau de Engenheiro Metalurgista

Orientador: Prof. Ricardo Pinheiro Domingues

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"Se me vejo forçado a responder a todas as questões, quem me força sou eu mesmo” Hugh Prather

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Agradecimentos

Agradeço a Deus pela saúde e pela vida. Ao meu pai, que sem dúvida, me inspira a buscar novos horizontes e conquistas. À minha família, que são meus alicerces na concretização de meus objetivos. À minha República Ninho do Amor, onde aprimorei meus conhecimentos em informática, essencial no desenvolvimento deste trabalho. Ao professor Ricardo Pinheiro Domingues, pelos grandes ensinamentos acadêmicos, por sua amizade, dedicação e por não medir esforços em ajudar pessoas de boa fé. À Escola de Minas, onde encontrei um lar, amizades, uma grande academia e, por fim, um direcionamento profissional.

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ÍNDICE 1. INTRODUÇÃO

01

2.

OBJETIVOS

02

3.

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1. Razões para simular 03

03

3.2. Elementos Finitos 04 3.3. A Análise de Projetos

05

3.4. Protótipos vs. Análises de projeto em relação ao custo de fabricação 07 4.

APLICAÇÃO DO SOFTWARE MECÂNICO-METALÚRGICOS 4.1. COSMOSWorks

SOLIDWORKS

A

PROBLEMAS 09 10

4.2. Benefícios da análise 10 4.2.1. Os conceitos básicos da análise utilizada no COSMOSWorks_11 5.

FATORES E ASPECTOS DIFERENCIAIS 5.1. Materiais 5.2 Carregamentos e Restrições

20 20 22

6.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

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7.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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8.

ANEXO - Apostila: Introdução ao SolidWorks e ao COSMOSWorks

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LISTA DE FIGURAS

Fig. 3.1 - Etapas para a análise computacional usada pelo método de elementos finitos, na seqüência: a) peça projetada 3D; b) malha de elementos gerada pelo software; c) análise de tensões..................................................................................................07 Fig. 4.1 - Exemplos simples de aplicação de métodos não-lineares para a resolução de problemas com o COSMOSWorks...........................................................................................10 Fig. 4.2 - Representação esquemática de um “elemento” e seus respectivos “nós”.................12 Fig. 4.3 - Exemplo de estudo executado com o COSMOSWorks............................................12 Fig. 4.4 - Seqüência de cálculo do software COSMOSWorks..................................................13 Fig. 4.5 - Demonstração do mecanismo de termostato usado pelo software............................15 Fig. 4.6 - Demonstração do ajuste de comportamento necessário para os estudos de otimização,................................................................................................................................16 Fig. 4.7 - Representação da diferença entre análise linear e não-linear....................................17 Fig. 4.8 - Método de Newton-Raphson usado como sistema de cálculo para estudos não-lineares. .............................................................................................................................17 Figura 4.9 - Exemplo de Teste de Queda mostrando a distribuição da tensão efetiva ao longo de um cilindro de alumínio lançado verticalmente sobre uma superfície plana .......18 Fig. 4.10- Ilustração de uma curva de fadiga usada pelo software...........................................19 Fig. 4.11 - Exemplo típico de uma curva tensão-deformação para um material não-linear......21

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RESUMO

Neste trabalho de monografia de fim de curso foi realizado um estudo das vantagens de se usar o software SolidWorks para a simulação matemática de problemas metalúrgicos, baseada no Método de Elementos Finitos (MEF), para uso nos laboratórios da UFOP. Esse estudo resultou na criação de uma apostila onde são abordados diversos aspectos básicos do uso do software na simulação de problemas mecânico-metalúrgicos. Esta modesta obra tem o intuito de servir de auxílio para trabalhos posteriores, bem como deverá permitir o uso imediato do software por outros membros do Grupo de Trabalho para Simulação Computacional em Conformação Mecânica de Metais, que está em fase de consolidação no DEMET/EM/UFOP.

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ABSTRACT

In this monograph it has been carried out a study on the advantages in using the software “SolidWorks”, applied to mathematical simulation, based on Finite Element Method (FEM), of metallurgical problems, for use at most of the UFOP laboratories. As a result of this study, some notes have been written, which deal with several basic aspects of software applications for simulation of mechanical and metallurgical problems. These notes intend to aid future research work, as well as they will allow immediate use of the software by other members of Work Group for Computational Simulation in Metal-Forming, which is in consolidation at DEMET/EM/UFOP.

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