Title

MODELAGEM COMPUTACIONAL VIA ELEMENTOS FINITOS DE UM SISTEMA RODA-TRILHO PARA CARROS UTILIZADOS EM FORNOS DE PELOTIZAÇÃO DA CVR

FINITE ELEMENT ANALYSIS OF SYSTEM WHEEL-RAIL FOR CARTS USED ON PELLETIZING PROCESS

Authorship

Angeloni, Mauricio; Tita, Volnei; Milan, Marcelo Tadeu; Valfre, Jair; Pereira, Cristiano

Angeloni, Mauricio

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Tita, Volnei

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Milan, Marcelo Tadeu

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Valfre, Jair

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Pereira, Cristiano

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DOI

10.5151/2594-5327-0346

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Abstract

O presente trabalho visa modelar computacionalmente via elementos finitos um sistema roda- trilho para carros utilizados em fornos de pelotização com o intuito de maximizar a vida útil do sistema, e assim, ampliar a periodicidade das tarefas de manutenção. Sendo assim, os gradientes de tensão e de deformação no trilho foram obtidos quando o mesmo é submetido às cargas devido ao peso de todo o conjunto. O sistema roda-trilho foi analisado considerando o elemento roda como elemento rígido ou praticamente indeformável, fazendo com que somente haja deformações no trilho. A interação entre a roda e o trilho foi modelada através de elementos de contato, a fim de simular os carregamentos transmitidos da roda para o trilho. Os carregamentos devido ao peso de todo o conjunto em cada roda foram determinados, empregando um modelo global. Posteriormente, as forças e os momentos da roda mais crítica foram aplicados em um modelo local. Os resultados numéricos mostram que o trilho não está projetado adequadamente quando da ocorrência de sobrecargas devido a empenamentos e/ou desalinhamentos, bem como, quanto à fadiga. São sugeridas alterações, como por exemplo o aumento da largura de contato, e/ou a utilização de material com maiores valores de resistência mecânica.

The present work consists on finite element analysis of system wheel-rail for carts used on pelletizing process in order to maximize the life in-service, increasing the period of the maintenance tasks. Thus, the stress and strain gradients in the rail were obtained under loads due to the weight of complete system, which includes the cart and the pellets. The system wheel-rail was analyzed considering the wheel as rigid element and rail as flexible element. The interaction between the wheel and the rail was modeled using contact elements in order to simulate the loads transferred from the wheel to the rail. The loads due to the weight of the complete system were calculated, using a global finite element model. After, the forces and the moments of the most critical wheel were applied in a local finite element model. The numerical results show that the rail is not design for the occurrences of overloads, as well as, for fatigue. Changes on geometry of the rail and a new selection of material are required in order to maximize the life in-service, increasing the period of the maintenance tasks.

Keywords

Modelagem via elementos finitos; Análise de contato, Fadiga de materiais metálicos ferrosos.

Finite element analysis; Contact analysis; Fatigue of ferrous metallic materials.