Verificação da vida em fadiga de uma máquina separadora de grãos empregando critérios de fadiga multiaxial

Abstract

Problemas envolvendo fadiga estão relacionados a maior parte das falhas na indústria mecânica e o entendimento e análise de fadiga é essencial na formação do engenheiro. No presente trabalho será realizado uma análise de fadiga em uma máquina de pré limpeza de grãos. Várias unidades deste equipamento apresentaram falhas por fadiga no mesmo componente soldado, onde uma trinca se propagou no cordão de solda do componente. O histórico de carregamento a qual o componente está submetido é de amplitude constante, característica que facilita o estudo. A análise de tensões do componente foi realizada empregando uma análise elástica linear no software de elementos finitos ANSYS. Devido ao carregamento do componente ser multiaxial, três critérios de fadiga multiaxial são aplicados no histórico de carregamento obtido em ordem a estimar a vida em fadiga do componente onde o equipamento apresentou a falha, e comparar estes critérios ao critério hotspot, que já é bem estabelecido na literatura. A discussão das incertezas existentes no problema é discutida assim como a vida obtida com os critérios teóricos utilizados.

Problems involving fatigue are related to the majority of failures in the mechanical engineering industry, and understanding fatigue and proper fatigue analysis is essential to all engineers. In the present work, a fatigue analysis in a grain sifting machine will be made. Several units of the machine being studied presented failures due to fatigue in the same welded component, where a crack propagated alongside the weldment. The loading history, in which this component is subjected to, has a constant amplitude, which facilitates the study of the loading history. The stress analysis of the machine was made through a linear elastic analysis via finite element software ANSYS. Due to the component’s loading being multiaxial, three multiaxial fatigue criteria are applied in the obtained loading history in order to estimate the fatigue life of the component which failed, and comparing those results with the hotspot method, which is well established in the literature. The estimated life using the utilized criteria; alongside a discussion of the uncertainties that exists in the problem is then discussed.