Análise de tensões e deformações em estruturas termoplásticas usando o método de elementos finitos

Abstract

A aplicação dos materiais poliméricos em nosso cotidiano tem sido grandemente difundida em razão de características como a excelente combinação de baixa massa específica e elevada rigidez, e a possibilidade de moldar peças nas mais variadas formas. É, pois de fundamental importância que o projetista disponha de ferramentas de auxílio para a análise e otimização que possibilitem dimensionar de modo rápido e seguro a peça a ser fabricada, considerando os requisitos estruturais, características funcionais e restrições impostas pelo processo de fabricação. Dentro deste contexto, o presente trabalho tem por objetivo desenvolver um modelo computacional para análise de tensões e deformações em cadeiras plásticas tipo monobloco confeccionadas em resina de polipropileno. O modelo computacional baseia-se no Método dos Elementos Finitos e foi desenvolvido usando o pacote comercial SolidWorks/CosmosWorks 2007. Ensaios experimentais estáticos e dinâmicos da cadeira, segundo a Norma NBR 14776, foram realizados no Laboratório de Ensaios Eletroeletrônicos da PUCRS – LABELO, visando à validação do modelo desenvolvido. Igualmente, ensaios experimentais de tração e flexão, segundo as Normas NBR 9622, ASTM D 638 e ASTM D 790, foram realizados em corpos de prova confeccionados com material retirado da cadeira. Estes ensaios forneceram as características mecânicas do material, necessárias às simulações computacionais. Simulações de carregamento e vinculação foram executadas mostrando a validade do modelo computacional desenvolvido para a análise de tensões e deformações da cadeira.

The application of polymers materials in our daily has been greatly used because had excellent properties like low density and rise rigidity, and the possibility to mold parts in the most varied shapes. It is very important that the designers have tools available to aid for analysis and optimization that they make possible to size up in fast and safe way the parts to be manufactured. The designers have to consider the structural requirements, the functional characteristics and the restrictions imposed in the manufacture process. The objective of the present work is to developed a computational model for analyze the stress and deformations in whole plastic chairs made by polypropylene resin. The computational model is based on finite element method and was developed using a commercial package named SolidWorks/CosmosWorks 2007. Static and dynamic tests had been done in the chair following the Brazilian standards tests NBR 14776, the tests was made in laboratory of electronics testing PUCRS – LABELO aiming the validation of the developed model. Tensile and bend tests had been done according with norms NBR 9622, ASTM D 638 and ASTM D 790. The tests were realized in a samples obtained of the chair, that experiments had provide the mechanical characteristics of the material, necessary to the computational simulations. The computational model was validated doing simulations with different loadings and constrains. The validated model can find stress and deformations of the chair.