Metodologia para otimização de estrutura de produtos da linha branca via simulação numérica aliada ao projeto de experimentos

Abstract

Resumo: O principal material usado pela indústria é o aço, onde as propriedades mecânicas são determinantes no processo de conformação de peças. Um dos objetivos da indústria é otimizar custos e processos e ter confiabilidade em seus produtos. Para um produto constituído por componentes produzidos com chapa de aço, um componente desempenha um papel importante no processo de uma forma geral, por isso é necessário conhecer todos os parâmetros do aço que compõem sua respectiva fabricação, bem como as propriedades do material e mais precisamente o seu processo de fabricação, para reduzir-se a espessura de tais componentes. O estudo será feito em uma estrutura de peças conformadas da linha branca. O objetivo geral é o de estudar o comportamento dos componentes com redução de espessura da chapa afim de que suportem os mesmos esforços estruturais originais. O trabalho apresenta a revisão bibliográfica com a finalidade de entender os fenômenos de falhas que podem ocorrer com a redução da espessura de chapa. Um modelo matemático bidimensional em software de CAD para uma simulação numérica de redução de espessuras em software de CAE é examinado. Finalmente, desenvolve-se uma metologia de otimização baseado em estudo matemático e estatístico para calcular algebricamente a estimativa possível de redução de espessura da chapa em relação a sua estrutura original. Chegou-se a conclusão através dos estudos acima que é possível diminuir a espessura de componentes montados numa estrutura mecânica para se otimizar custos e processos e garantir a segurança do produto dentro das normas estabelecidas.

Abstract: In general the metal parts play an extremely important role in the mechanical process. The main material used by industry is steel, where mechanical properties are crucial for forming parts. The main goal of the industry is to optimize costs and processes and have confidence in their products. This requires the knowledge of all the parameters of the steel and the respective fabrication and material properties and more precisely its manufacturing process. The energy absorption capacity of a component depends on three factors: the geometrical shape of the work piece, the thickness of sheet steel and its strength. The study will be carried out in a structure of formed parts. Therefore, the general objective of this work is the study of the behavior of components with reduction in thickness in order that they support the same original structural loads. We will present a literature review in order to understand the phenomena of failures that can occur with the thickness reduction of sheets and also to try a contribution to the literature review. In order to do this, it will be developed a mathematical model in two-dimensional CAD software for a posterior prediction by numerical simulation, in CAE software, of the obtained reduction in thickness. Finally, was developed a methodology optimization based on mathematical and statistical study to calculate algebraically the estimate of possible reduction in thickness of the sheet from its original structure. He came up through the completion of the above studies that it is possible to reduce the thickness of components builded on a mechanical structure to optimize costs and processes and ensure the safety of the product within the established norms.