O mÃtodo dos elementos finitos aplicado ao estudo de juntas rigidamente fixadas por parafusos.

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2004

RESUMO

A fixaÃÃo de estruturas e equipamentos aeronÃuticos por meio de juntas aparafusadas à amplamente utilizada e requer bastante cuidado de projeto. Quanto à carga de trabalho, existem dois tipos de juntas aparafusadas: juntas de cisalhamento e juntas de traÃÃo. O escopo deste trabalho restringe-se somente ao estudo do segundo tipo de junta, onde os parafusos sÃo predominantemente tracionados em sua condiÃÃo de trabalho. Uma junta aparafusada tem a funÃÃo de resistir aos carregamentos de operaÃÃo e manter o aperto do parafuso por toda sua vida em serviÃo. Para isso, à necessÃrio um adequado dimensionamento dos parafusos. A determinaÃÃo da prÃ-carga de aperto à a base do cÃlculo da maioria dos conceitos de cÃlculo deste tipo de uniÃo. Uma das principais incertezas no dimensionamento de uma junta fixada por parafusos à a determinaÃÃo do coeficiente de rigidez dos componentes sob compressÃo nesta uniÃo (com placas e arruelas). AtravÃs dos coeficientes de rigidez dos componentes de uma junta à possÃvel entender a sua distribuiÃÃo de carga, resistÃncia, vida em fadiga, etc. Baseado na importÃncia deste tipo de aplicaÃÃo na engenharia aeronÃutica, o presente trabalho tem como objetivo: 1. apresentar um critÃrio de cÃlculo para juntas aparafusadas em aplicaÃÃes aeronÃuticas; 2. revisar as principais referÃncias usadas no cÃlculo e dimensionamento de juntas rigidamente fixadas por parafusos; e 3. propor o mÃtodo dos elementos fininitos (MEF) de modo a determinar a rigidez dos componentes de uma junta aparafusada, que pode ser muito Ãtil para juntas com graus de complexidade geomÃtrica. Para o estudo da rigidez de juntas, relizado neste trabalho, utiliza-se do mÃtodo da energia considerando a montagem de uma junta aparafusada como um sistema conservativo. Os coeficientes de rigidez de placas e parafuso sÃo calculados com base na energia de deformaÃÃo de cada um destes componentes para uma dada carga no parafuso. Em primeira anÃlise, o MEF à proposto no estudo das variaÃÃes geomÃtricas das placas (espessura e largura). Os resultados obtidos sÃo comparados Ãs teorias de cÃlculo de rigidez convencionais. Com esta comparaÃÃo à possivel avaliar a aplicaÃÃo do mÃtodo de cÃlculo proposto com as principais referÃncias convencionais. O segundo estudo utiliza o MEF em uma aplicaÃÃo de junta aparafusada nÃo convencional. Nesta junÃÃo, as placas sÃo de alumÃnio, e o parafuso à feito de aÃo. Entre a cabeÃa e a porca do parafuso apresenta-se uma bucha de uma liga de cobre e berÃlio. Esta bucha trabalha junto com as placas em compressÃo pela carga de aperto, e a sua presenÃa causa incertezas no uso dos mÃtodos de cÃlculos convencionais de rigidez. Neste estudo, à possÃvel comparar o mÃtodo com resultados de equaÃÃes embasadas em experimentos neste tipo de montagem. Como Ãltimo estudo, avalia-se a rigidez de trÃs configuraÃÃes de juntas, diferentes em relaÃÃo Ãs cabeÃas de parafuso. Esta avaliaÃÃo usa apenas os recursos numÃricos como exemplo de aplicaÃÃo do mÃtodo apresentado, que tem como proposta investigar os efeitos dos diferentes tipos de cabeÃas de parafusos na rigidez das placas sob compressÃo.

ASSUNTO(S)

ensaios de compressÃo juntas parafusadas anÃlise estrutural parafusos mÃtodo de elementos finitos placas (membros estruturais) estrutura de geometria variÃvel juntas (junÃÃes)

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