O Estudo de Caso: Alavancas para saca-rolhas

TAREFA 1 – REO5

Julia Basto de Souza – 201720841

ESTUDO DE CASO

Inicialmente, deve-se avaliar todos os pontos importantes e que devem ser levados em consideração para a escolha dos materiais.

Tradução:

• Função: Abrir garrafas arrolhadas de vinho.
• Restrição: Sem contaminação do vinho;

        Deve suportar o momento fletor necessário;

        Material rígido;

        Sem corrosão em água ou vinho;

        Leveza;

• Objetivo: Custo mais baixo e melhor resistência possível.
• Variáveis livres: Escala da seção transversal;

                Material.

Após a tradução, faz-se a Triagem de materiais, onde todos os materiais são candidatos até que se mostre o contrário. Aplica-se então, os limites de atributos, onde todos os materiais que não se encaixam em qualquer uma das especificações são eliminados. Nesta parte são mostrados os materiais incapazes de fazer o serviço exigido.

a) Materiais reativos como espumas (Foams) e materiais naturais (Natural Materials);

b) Materiais com baixa elasticidade e, consequentemente, fraturam muito facilmente: Cerâmicos (como Glasses);

c) Materiais muito pesados.

Com a ajuda do software EduPack, criam-se diagramas em vista de facilitar a triagem de acordo com as características do material. Primeiramente, é feito um diagrama resistência a fratura, conhecido como tenacidade, por rigidez, já que a alavanca deve ser rígida o suficiente para que o deslocamento por flexão seja aceitavelmente pequeno.

Foram selecionados 30 materiais que apresentam melhores valores.          

Imagem 1. Gráfico Tenacidade x Dureza.

[pic 1]

Além disso, também é avaliada a relação de deflexão do material com a tenacidade, já que a alavanca deve suportar o momento de flexão sem sofrer deflexão até um grau desconfortável. Dos 30 materiais, apenas 18 são escolhidos, todos da classe dos metais.

Imagem 2. Gráfico Tenacidade x Deflexão.

[pic 2]

Os materiais que passaram pela triagem foram, em ordem crescente de tenacidade:

Name                                                Y-Axis (Fracture toughness [MPa.m^0,5])        

Cast iron, ductile (nodular)                                23,3 - 51,6

Bronze                                                28,8 - 67,9

Commercially pure zinc                                30 - 70

Low alloy steel                                        30 - 106

Medium carbon steel                                32 - 71,9

High carbon steel                                        33 - 75,6

Copper                                                38,8 - 95

Low carbon steel                                        41,6 - 79

Brass                                                42,6 - 76

Titanium alloys                                        51,3 - 86,1

Silver                                                54,6 - 69,7

Commercially pure titanium                                55,2 - 59,7

Stainless steel                                        57 - 137

Gold                                                62,5 - 90,2

Nickel-chromium alloys                                80 - 110

Nickel                                                80 - 110

Tungsten alloys                                        120 - 150        

Nickel-based superalloys                                127 - 251        

Além dessas propriedades, outras que devem ser analisadas são densidade, resistência à corrosão em água e em vinho e preço.

Imagem 4. Densidade.  

 [pic 3][pic 4]

Imagem 5. Preço.

[pic 5]

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Imagem 6. Materiais com resistência à água.

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Imagem 7. Vinho.

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Após a triagem, os materiais com os melhores valores de propriedades são escolhidos. Foram selecionados os materiais com menor custo e que são resistentes ao vinho.