Metodologia de análise termo-estrutural de bloco de motores após adição do sistema de sobrealimentação

Abstract

Este trabalho apresenta uma metodologia completa para análise termo-estrutural de bloco de motores, propondo soluções otimizadas em relação ao custo computacional e a acurácia dos resultados. No trabalho são considerados três grupos de carregamento principais: cargas térmicas, cargas de montagem e cargas de pressão e inércia nos mancais. Para o cálculo das cargas nos mancais, foi proposta uma nova metodologia híbrida com o objetivo de encontrar soluções otimizadas em relação ao custo computacional. Foi utilizada uma metodologia para seleção de casos de carregamento que visasse a redução do número de casos simulados. Para avaliar a integridade do bloco foram utilizados os critérios de falha de Coulomb-Mohr para materiais frágeis (implementado no software ANSYS®) e de fadiga para carregamentos multiaxiais (implementado software FEMFAT®). Comparando as cargas verticais calculadas e os resultados da simulação do software comercial AVL EXCITE™, verificou-se que o modelo apresentou erros que variaram de 0,46 a 5,95 %, considerados baixos quando comparados aos erros de outros modelos analíticos ou semianalíticos. O caso de estudo foi realizado com o projeto de adequação do motor EtorQ EVO 1.6l 16v para sobrealimentação. Com os valores das forças e a aplicação da metodologia, foram selecionados 22 casos de carregamento que posteriormente foram reduzidos para 16 por meio de equivalências. O software ANSYS® foi utilizado no cálculo das tensões do bloco do motor. Quando aplicados os critérios de falha, na parte superior e inferior do bloco ocorreram pequenas regiões com coeficientes de segurança menores que 1,0. Entretanto, para a parte superior, esses baixos valores dos coeficientes foram associados principalmente às tensões sobrestimadas em arestas sem arredondamento. Para a parte inferior, os coeficientes foram considerados aceitáveis por esses estarem subestimados pela não consideração da rigidez do virabrequim na interação com os mancais.