Design e otimização de estruturas leves para absorção de energia de impacto
| Autor: | Lourenço, André Silva Vieira |
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| Přispěvatelé: | Fernandes, Fábio António Oliveira, Caseiro, João Filipe Moreira |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2021 |
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| Zdroj: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) instacron:RCAAP |
| Popis: | As estruturas responsáveis pela absorção de impacto estão bem presentes no nosso dia-a-dia. Por exemplo, no sector automóvel com a inclusão de estruturas capazes de minimizar os danos do próprio veículo durante uma colisão e reduzir a energia que é transmitida para dentro do habitáculo e, assim, para os passageiros. Outra aplicação são os equipamentos de proteção pessoal como capacetes e proteções de coluna e joelhos. O design destas estruturas é algo desafiante, com a necessidade de otimizar as mesmas de acordo com os requisitos específicos da aplicação. O objetivo deste trabalho é obter uma estrutura leve e ao mesmo tempo apresentar boa capacidade de absorção de energia. Nesta dissertação foi estudada a absorção de energia de estruturas fabricadas com recurso ao fabrico aditivo. As peças, em que foi baseado este estudo, são produzidas por sinterização a laser (SLS) em poliamida. Esta tecnologia permite desenvolver estruturas mais complexas que não seria possível produzir por processos tradicionais. Para a análise do comportamento das estruturas foi adotado o Método de Elementos Finitos (MEF) com o objetivo de validar o material quanto ao seu comportamento mecânico e as estruturas quanto à sua capacidade de absorção de energia. O caso de estudo abordado é uma parte constituinte de todos os automóveis, trata-se de um atenuador de impacto para um carro da competição Formula Student. Para a otimização da estrutura, foi utilizado um método Design of Experiments (DoE) que permitiu obter os parâmetros característicos da estrutura final. Structures responsible for impact absorption are very present in our daily lives. For example, they are used in the automotive sector within structures capable of minimizing propagation of the damage to the vehicle itself during a collision and to reduce the energy transmitted into the vehicle passenger compartment. Other applications for such structures are related with armour and personal protective equipment such as helmets and back protectors. The design of these structures is challenging and there is the need of optimising them based on specific requirements of each application. The objective of the current work is to obtain a lightweight structure and, at the same time, have a good energy absorption capacity. In this work, the energy absorption capacity of structures manufactured using additive manufacturing was studied, based on polyamide parts manufactured by selective laser sintering (SLS). This technology allows for the manufacturing of complex geometries which is not possible by traditional processes such as milling. For analysis of the behaviour of the structures, the Finite Element Method (FEM) was adopted with the objective of validating the material modeland its mechanical behaviour, as well as the energy absorption capacity of the structures. In order to achieve such goals, a constitutive strategy based on damage models was adopted. The case study is an impact attenuator for a Formula Student, Europe’s most established educational engineering competition. The structure was optimized using a DoE and response surface methodology (RSM) to obtain the parameters that define the final structure. Mestrado em Engenharia Mecânica |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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