Summary: Este projeto propõe a realização de uma investigação metodológica determinando o estado de tensão nos componentes dos engates ferroviários em operação de Heavy Haul, através da aplicação paralela de duas poderosas técnicas numéricas de simulação numérica. Tal projeto visa o desenvolvimento e a otimização de um dos principais componentes do sistema de choque e tração empregados em vagões para transporte de carga e minério nas ferrovias da Vale S.A.
O engate é um dispositivo mecânico fundamental, que apresenta diversas particularidades e configuração geométrica diversificada. Certos trechos do dispositivo, como a cauda apresenta uma geometria relativamente simples comparativamente à braçadeira e outras partes, que apresentam uma conformação geométrica elaborada. As forças que nele agem são complexas, mas aqui consideradas conhecidas e fornecidas pela VALE, pois são resultados originados de análises realizadas por outros setores de pesquisa e considerados consolidados. Possuem um caráter dinâmico, de modo que sua inclusão no modelo estrutural do engate pode ser feita mediante diversas metodologias, incluindo a introdução de um fator de impacto, levantamento de modos mais sensíveis a amplificação dinâmica e um modelo em que a inércia dos componentes seja computada.
Diante destes diversos níveis e seu possível encadeamento em termos de modelos de crescente complexidade, o efeito das forças e o campo de tensões resultante é examinado em cada um desses modelos gradativamente, tanto para o Método dos Elementos Finitos quanto para o Método dos Elementos de Contorno, técnicas computacionais de eficiência reconhecida tanto no meio acadêmico quanto industrial. Neste contexto, determinados segmentos do componente podem ser modelados tanto bi quanto tridimensionalmente, e a diferença entre resultados pode identificar a importância ou não de arremates dimensionais, visando futuros projetos com otimização de forma.
Quanto à modelagem espacial, vislumbra-se ser possível dividir o componente em duas partes ou três partes e fazer a transferência das forças internas equilibrantes, com ganho no processamento computacional e no nível de detalhamento das malhas discretas. Esse particionamento permite examinar com minúcia pontos críticos do dispositivo, que apresentam nível acentuado de falhas, conforme estatísticas levantadas pelos engenheiros da VALE.