Integrando a tecnologia de última geração: modos de falha mecânica

Nota: Esta é a 4° parte de uma série de cinco conteúdos sobre a integração de tecnologias de próxima geração em seu fluxo de trabalho de design. Clique nos links para ler as partes um, dois e três.

Um fato bem conhecido na comunidade de engenharia é de prever o desempenho do produto no início do processo de design, ajudando a tomar boas decisões de design. O SOLIDWORKS fornece as ferramentas para verificar a forma, ajuste e função, e o SOLIDWORKS Simulation ajuda a fechar o loop, fornecendo ferramentas de validação de projeto. Mais importante, se o design e a simulação são feitos simultaneamente, no início do processo de design, não só ajuda a tomar decisões de design informadas, mas também evita os riscos posteriores em termos de custo e perda de tempo.

Na Parte 3 desta série, você viu como a otimização da topologia impulsionou nosso processo de design desse suporte de montagem de carga útil. Uma simulação de primeira passagem mostra que ela é forte o suficiente para suportar os requisitos funcionais, mas isso é suficiente para justificar o desempenho na vida real?

O teste de força está abordando apenas um dos muitos tipos de modos de falha mecânica. Sob condições reais, um produto pode encontrar cargas que podem causar um ou mais dos seguintes tipos de falhas estruturais comuns: 1. Falha no material, 2. Falha na frequência / vibração, 4. Falha na fadiga, 4. Falha na flambagem e 5. Falha térmica.

A falha de vibração geralmente pode ser negligenciada no processo de validação do projeto. Na realidade, a maioria das cargas que atuam em um produto não é estática, mas pode ser dinâmica o suficiente para causar o que é chamado de “Amplificação de Carga”. A força de um produto pode ser facilmente comprometida, o que, por sua vez, pode afetar a vida do produto (fadiga/falha). Neste blog, você verá e aprenderá sobre alguns desses modos de falha na montagem da carga útil que podem ajudar a responder à pergunta fundamental: o design aguenta o carregamento vibracional e como isso afetará a vida do produto?

Uma análise de frequência é o primeiro passo para resolver problemas de vibração. Os resultados de uma análise de frequência (mostrada abaixo) relatam as frequências naturais de um projeto e suas formas de modo subsequentes. Essas também são chamadas de frequências ressonantes. Portanto, se uma carga externa no sistema também for uma fonte de vibração, e se essa vibração coincidir com uma ou mais das frequências ressonantes do projeto, a amplificação de carga é provável e, portanto, vale a pena investigar como o projeto responde a um fenômeno físico.

Os gráficos abaixo mostram as formas de modo para algumas frequências ressonantes selecionadas. O importante é entender que cada forma de modo está nos mostrando em que direção a massa do projeto participaria se uma fonte de vibração externa com a mesma frequência ressonante tentar sacudir a estrutura.

 

A análise de vibração é uma extensão da análise de frequência e fornece dados mais detalhados, como tensão, deslocamento, deformações, velocidades e acelerações. Diretrizes específicas para a realização de testes e simulações de vibração podem ser encontradas nos padrões aplicáveis em todos os setores. Abaixo estão alguns exemplos:

Um exemplo de qualificação de teste de choque para testes de gabinetes eletrônicos de aeronaves seria semelhante à imagem abaixo. Não entraremos em detalhes, pois está além do escopo deste blog.

Aqui está outro exemplo de um gabinete de chapa metálica para os requisitos de teste de vibração de caminhões rodoviários dos EUA.

Assista ao vídeo abaixo para conhecer os bastidores de como a análise de vibração usando o SOLIDWORKS Simulation é feita no exemplo de montagem de carga útil. O vídeo também ilustra como a análise de fadiga subsequente pode ajudar a prever a vida ou a durabilidade do produto sob cargas vibracionais.

 

A análise de vibração e fadiga fornece informações sobre o desempenho no mundo real de um projeto, dando-nos mais confiança em nosso produto. Depois de verificar a forma, o ajuste, a função e o desempenho do produto, o próximo passo lógico é obter alguns protótipos funcionais. Na Parte 5, que também encerra esta série, exploraremos uma ferramenta de serviços on-line chamada 3DEXPERIENCE Marketplace. Este é um balcão único para a fabricação rápida de peças com fornecedores confiáveis. Para assistir a todos os vídeos desta série, clique aqui ou no banner abaixo.