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Título: Análise computacional de dormentes de aço para avaliação dos efeitos de geometria e contato com lastro sobre o comportamento mecânico da superestrutura ferroviária.
Autor(es): Jales, Erivaldo Santos
Orientador(es): Costa, Adilson Rodrigues da
Bortoleto, Eleir Mundim
Palavras-chave: Ferrovias - dormentes
Lazer - escaneamento 3D
Método de elementos finitos
Deformações e tensões - análise
Lastro - ferrovias
Data do documento: 2021
Membros da banca: Costa, Adilson Rodrigues da
Souza, Roberto Martins
Vasconcelos, Renato Lataliza
Bortoleto, Eleir Mundim
Referência: JALES, Erivaldo Santos. Análise computacional de dormentes de aço para avaliação dos efeitos de geometria e contato com lastro sobre o comportamento mecânico da superestrutura ferroviária. 2021. 147 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2021.
Resumo: Os dormentes de aço utilizados em vias permanentes ferroviárias apresentam, em geral, uma vida útil longa porém estão sujeitos a alteração de geometria, o que diminui a capacidade de suporte a esforços de operação e aumenta a taxa de deterioração. Trechos ferroviários com condições inadequadas de lastro agravam essa situação. Este trabalho objetiva a análise de tensões mecânicas em dormentes de aço pela aplicação do Método de Elementos Finitos (MEF), a partir da obtenção da geometria fidedigna de um dormente pela aplicação conjunta de técnicas de escaneamento laser 3D da superfície da peça e de processamento em programas de Desenho Assistido por Computador (DAC). Nas análises estáticas MEF foram avaliadas diferentes condições de lastro equivalentes a situações observadas em campo. A geometria escaneada do dormente permitiu obter uma representação adequada para fins de modelagem computacional, superando restrições de acesso a desenhos de projeto original, bem como comparar os resultados com a geometria de um dormente já empregado em campo. As análises de tensões e deslocamentos verticais através do MEF assistida pelo escaneamento laser da geometria real mostrou-se adequada para garantir maior representatividade dos resultados, a comparação com modelos analíticos e a relação com os esforços reais relatados pela literatura ferroviária.
Resumo em outra língua: Steel sleepers used in cargo railways have a long service life but are subject to changes in geometry, which reduces the capacity to support operating loads and increases the deterioration rate. Inadequate railway ballast conditions aggravate this situation. This work aims to analyze mechanical stresses in steel sleepers by applying the Finite Element Method (FEM), from the real geometry of a sleeper obtained by 3D laser surface scanning techniques and processing in Computer Aided Design (CAD) programs. Tests were done to different ballast conditions equivalent to situations observed in the real railways by using FEM static analysis. The sleeper scanned geometry allowed the adequate representation for computational modeling, overcoming access restrictions to original design drawings, and comparing the results with the geometry of a sleeper already employed in a heavy-haul railway. The analysis of stresses and vertical displacements by FEM and the laser scanning of the real geometry proved to be adequate to represent real conditions of the railway, the comparison with analytical models and the relationship with the real loads reported by the railway literature.
Descrição: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/13433
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