Projeto de um pistão para motor a combustão interna utilizando o método da otimização topológica (2009)
- Authors:
- USP affiliated author: SANTOS, GUILHERME VINÍCIUS FRANÇA DOS - EP
- School: EP
- Sigla do Departamento: PME
- Subjects: TOPOLOGIA; MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS; MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
- Language: Português
- Abstract: Atualmente ocorre uma transição no modo de utilização dos combustíveis fósseis, uma vez que os recursos desta natureza estão rumo à extinção. Das questões econômicas e ambientais vem a necessidade de aumentar a eficiência dos motores à combustão interna. Uma forma de alcançar este objetivo é reduzindo a massa dos componentes de um motor. Fazendo isto, reduz-se a energia associada ao movimento das partes girantes do mesmo, aumentando assim a eficiência mecânica dos mesmos. O presente projeto trata do desenvolvimento de um pistão para um motor a combustão interna de baixa potência, quatro tempos e ignição por centelha, utilizando o método da otimização topológica. Este método combina o método dos elementos finitos com algoritmos de otimização utilizados para encontrar, de forma iterativa, uma distribuição ótima de massa para o componente, que leva uma função objetivo a um extremo, respeitando delimitações especificáveis. O projeto proposto também exige a modelagem da combustão e processos de troca de gases que são tipicamente encontrados em um motor de quatro tempos. O projeto consiste de três etapas. Primeiramente, os carregamentos térmicos (transferência de calor para o pistão e distribuição de temperaturas), dinâmicos (acelerações) e estáticos (pressão na câmara de combustão) atuando sobre o pistão são obtidos através de simulações utilizando softwares da RICARDO INC. (WAVE e PISDYN). Estes carregamentos são entradas para uma análise utilizando o método dos elementos finitos, na qual o coeficiente de segurança do componente atual é estimado para comparação com valores típicos utilizados no projeto de motores, a fim de aferir a consistência dos carregamentos obtidos numericamente. A segunda etapa consiste na aplicação do método da otimização topológica e de forma no pistão dereferência, objetivando a geração de possibilidades de melhora e parâmetros de comparação para a próxima etapa. A última etapa integra o desenvolvimento de um pistão utilizando o método da otimização topológica, com o uso do software OptiStruct, como solver de otimização e Hypermesh, como gerador de malhas. Para se alcançar resultados fabricáveis, utilizam-se restrições de manufatura (por exemplo, de direção de forjamento, de fundição ou de usinagem).
- Imprenta:
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ABNT
SANTOS, Guilherme Vinicius França dos. Projeto de um pistão para motor a combustão interna utilizando o método da otimização topológica. 2009. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2009. Disponível em: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/4eca3644-6cae-4bf1-88af-f85b41d0707a/GUILHERME%20VINICIUS%20FRAN%C3%87A%20DOS%20SANTOS%20PME09.pdf. Acesso em: 27 abr. 2024. -
APA
Santos, G. V. F. dos. (2009). Projeto de um pistão para motor a combustão interna utilizando o método da otimização topológica (Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação). Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/4eca3644-6cae-4bf1-88af-f85b41d0707a/GUILHERME%20VINICIUS%20FRAN%C3%87A%20DOS%20SANTOS%20PME09.pdf -
NLM
Santos GVF dos. Projeto de um pistão para motor a combustão interna utilizando o método da otimização topológica [Internet]. 2009 ;[citado 2024 abr. 27 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/4eca3644-6cae-4bf1-88af-f85b41d0707a/GUILHERME%20VINICIUS%20FRAN%C3%87A%20DOS%20SANTOS%20PME09.pdf -
Vancouver
Santos GVF dos. Projeto de um pistão para motor a combustão interna utilizando o método da otimização topológica [Internet]. 2009 ;[citado 2024 abr. 27 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/4eca3644-6cae-4bf1-88af-f85b41d0707a/GUILHERME%20VINICIUS%20FRAN%C3%87A%20DOS%20SANTOS%20PME09.pdf
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