ANÁLISE EM ELEMENTOS FINITOS DA VIGA QUE SUPORTA A RABETA DO CATAMARÃ DA EQUIPE BARCO SOLAR BABITONGA

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

CENTRO TECNOLÓGICO DE JOINVILLE - CTJ

EMB 5117 - INTRODUÇÃO AO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS

ANÁLISE EM ELEMENTOS FINITOS DA VIGA QUE SUPORTA A RABETA DO CATAMARÃ DA EQUIPE BARCO SOLAR BABITONGA

Arthur Sena (17203703) – Engenharia Naval
Guilherme Maso (17202928) – Engenharia Naval
Hélio Catarin (17202100) – Engenharia Naval
Matheus Ferri (17201637) – Engenharia Naval

Pedro Fahd (17202101) – Engenharia Naval

William Harshe (20150365) – Engenharia Automotiva

Prof° Vitor Takashi Endo

Joinville

2021

RESUMO

        O presente trabalho foi feito com o objetivo de projetar uma viga que conecta ambos cascos de um catamarã e suporta componentes essenciais da embarcação, que é utilizada pela equipe de competição Babitonga, da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Levando em consideração os requisitos que o catamarã precisa atender para participar da competição, foram identificados os maiores esforços que a viga deve sofrer e, a partir de métodos numéricos, os esforços foram avaliados supondo duas hipóteses: a viga como bi-engastada e bi-apoiada. Os resultados mostraram que a viga apresenta flexões relativamente pequenas, deixando espaço para estudos futuros com condições de análise mais restritas.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Catamarã em serviço.	6
Figura 2 - Representação da viga estudada.	7
Figura 3 - Dimensões da viga e sua seção transversal.	8
Figura 4 - Representação do modelo 3D da viga analisada.	8
Figura 5 - Resultados de tensão máxima absoluta e deformação máxima obtidos para o modelo simplificado do problema através do software Femap.	10
Figura 6 - Modelo engastado no ponto de encontro entre a viga e o casco.	11
Figura 7 - Tensão máxima absoluta e deformação máxima obtida para o modelo engastado no ponto de encontro entre a viga e o casco.	12
Figura 8 - Modelo pinado no centro de cada casco.	12
Figura 9 - Tensão máxima absoluta e deformação máxima obtida para o modelo pinado.	13
Figura 10 - Tensão máxima absoluta e deformação máxima obtida para o modelo pinado com adição do peso próprio da viga.	14
Figura 11 - Tensão máxima absoluta e deformação máxima obtida para o modelo pinado com adição do peso próprio da viga e painel de controle.	15
Figura 12 - Força de reação agindo sobre a rabeta.	15
Figura 13 - Forças agindo sobre a viga, após a conversão.	16
Figura 14 - Tensão máxima absoluta e deformação máxima obtida para o modelo pinado no plano XZ referente às forças horizontais atuantes sobre a viga.	17
Figura 15 - Tensão máxima absoluta e deformação máxima obtida para o modelo pinado no plano XY referente às forças horizontais atuantes sobre a viga.	17
Figura 16 - Lado da viga que está em contato com a rabeta (comprimido).	18
Figura 17 - Lado da viga que não está em contato com a rabeta (tracionado).	19
Figura 18 - Tensão de cisalhamento gerado pelo momento torçor no eixo x.	19
Figura 19 - Geometria da viga “tombada”.	20
Figura 20 - Plot de tensão e deformação em valores máximos absolutos para a viga bi-pinada tombada.	21

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Comparação entre a viga atual e a proposta de viga tombada em valores absolutos.

21

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO        6

2. PROJETO        6

3. OBJETIVOS        9

4. MÉTODOS        9

4.1.VIGA BI-ENGASTADA        9

4.1.1. Viga bi-engastada nas nas laterais externas dos cascos        9

4.1.2. Viga bi-engastada nas laterais externas e internas dos cascos        10

4.2. VIGA BI-PINADA        12

4.2.1. Viga bi-pinada no centro do casco        12

4.2.2. Bi-pinada com adição do peso próprio        13

4.2.3. Bi-pinada com adição do peso próprio e painel de controle        14

4.3. ANÁLISE DA DEFORMAÇÃO NO EIXO Y        15

4.4. ANÁLISE DETALHADA DAS SEÇÕES        18

4.5. PROPOSTA DE MELHORIA        20

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES        21

REFERÊNCIAS        22

1. INTRODUÇÃO

        O Babitonga é uma equipe de competição de barcos movidos à energia solar. Atualmente, a equipe compete na categoria de barcos catamarã, que possuem dois cascos, e está projetando uma nova embarcação para competição na categoria livre, o monocasco.

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