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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.18.2016.tde-26072016-101723
Documento
Autor
Nome completo
Gustavo dos Santos Ribeiro
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2015
Orientador
Banca examinadora
Silveira, Zilda de Castro (Presidente)
Souza, Gilberto Francisco Martha de
Watanabe, Flavio Yukio
Título em português
Análise do comportamento termoelástico de um freio a tambor, utilizando o método dos elementos finitos
Palavras-chave em português
Hot spots
Análise termoelástica
Método dos elementos finitos
Projeto de freios automotivos
Resumo em português
O objetivo desse trabalho é apresentar o desenvolvimento de modelos numéricos baseados no método dos elementos finitos, para investigar o comportamento termoelástico, de um freio a tambor utilizado em veículos pesados. O acoplamento de fenômenos físicos e mecânicos durante o processo de frenagem é uma etapa fundamental para o projeto com foco em confiabilidade. A identificação de falhas potenciais decorrentes dos diferentes processos de frenagens, ainda na fase do projeto preliminar, permite o desenvolvimento de projetos mais robustos, incluindo reduções de tempo e nos custos de ensaios experimentais. Este trabalho apresenta o desenvolvimento e implementação de um modelo computacional baseado no comportamento termoelástico dos principais elementos mecânicos de um freio a tambor envolvidos no processo de frenagem. Foram consideradas três condições principais de análise: estática de corpos rígidos, estática de corpos flexíveis e dinâmica em regime permanente com corpos flexíveis. O objetivo é investigar e estimar valores de pressão de contato, cargas resultantes nos apoios, bem como obter o gradiente de temperatura e tensão devido à carga térmica em regiões de interesse. Essa análise pode melhorar o entendimento dos fenômenos envolvidos nos diferentes processos de frenagens, auxiliando as tomadas de decisões técnicas, principalmente na antecipação de falhas prematuras relacionadas com fadiga térmica e desgaste adesivo.
Título em inglês
Analysis of the thermoelastic behavior of a drum brake, using the finite element method
Palavras-chave em inglês
Automotive brake design
Finite element method
Hot spots
Thermoelastic analysis
Resumo em inglês
This work presents the development of a numerical model based on thermoelastic behavior of a drum brake applied to heavy vehicles. The coupling of physics and mechanical phenomena during the braking process represents an important phase in the design vehicle systems. The identification of potential failures during the braking processes, considering the preliminary design phase gives robustness to the design. This characteristic allows reducing the time and cost of experimental set-up. This work presents the development and preliminary results of a numerical model based on thermal-elastic behavior of an automotive drum brake. It was considered three main conditions for the analysis: rigid bodies statics, flexible bodies statics and flexible bodies steady state dynamic analysis. The main objective of this study is investigate and estimate the relationship between the design parameters, as strain, stress as well thermal loads and temperature gradient, in conditions of static and quasi-static steady state regime. The estimative of these parameters to support the technical decisions related to reliability design, mainly to anticipate failures arising to thermal fatigue and adhesive wear.
 
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Data de Publicação
2016-07-29
 
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