ISEL - Eng. Mecan. - Dissertações de Mestrado
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Browsing ISEL - Eng. Mecan. - Dissertações de Mestrado by advisor "Anes, Vítor Manuel Rodrigues"
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- Análise do modo de falha de um motor diesel 1.9 TDIPublication . Mateus, João Miguel Ribeiro Restolho; Anes, Vítor Manuel Rodrigues; Galvão, Ivan Rodolfo Pereira Garcia deO estudo do modo de falha de componentes mecânicos tem particular interesse para as seguradoras e peritos em acidentes de viação. Na maior parte dos casos, são requisitados peritos por forma a identificar a origem de falhas mecânicas, explicar os seus mecanismos, de modo a estipular e a apurar responsabilidades, tentando evitar ou diminuir a taxa de ocorrência de falha nestes componentes altamente solicitados. As falhas de componentes mecânicos podem ter diferentes origens desde um projeto mecânico deficiente, defeito de fabrico ou material, má montagem de componentes ou mesmo má utilização e manutenção por parte do utilizador. Neste trabalho pretende-se estudar o modo de falha da cambota de um motor diesel 1.9 TDI. O estudo deste tipo de falhas tem suscitado interesse tanto por parte dos consumidores do ramo automóvel como parte das seguradoras e entidades de peritagem dos meios de transporte movidos a motores de combustão interna. As falhas na cambota geralmente têm custos de reparação bastante acrescidos, não esquecendo que o condutor pode facilmente ser induzido em despiste, podendo comprometer a perda total do mesmo. A metodologia utilizada para o desenvolvimento da dissertação consistirá numa revisão bibliográfica e estudo dos modos de falha nas cambotas em motores diesel, modelagem sólida da cambota proveniente do motor 1.9 TDI em software dedicado, simulação em elementos finitos de modo a poder identificar os locais da cambota com o coeficientes de segurança mais baixos, identificação do material constituinte da cambota e respetiva análise fractográfica de modo a poder identificar os locais de origem da fissura e suas respetivas orientações às quais depois serão correlacionadas às previsões dos modelos do plano critico. Devido ao interesse pessoal e à necessidade de evitar falhas semelhantes no futuro, está justificada a oportunidade de desenvolver a dissertação neste assunto a fim de apurar conclusões sobre o modo de falha da cambota estudada. Os resultados alcançados são claros sendo nítido que a cambota entrou em modo de falha devido à fadiga.
- Avaliação e gestão da fiabilidade em manutençãoPublication . Marco Antero Afonso dos, Santos; Anes, Vítor Manuel RodriguesA dinâmica mundial pressiona cada vez mais a implementação de políticas de manutenção adequadas que permitam uma rápida e organizada resposta às necessidades organizacionais. A escassez de recurso, as limitações dos recursos humanos, elevada procura e pouca capacidade de resposta, diferentes e variadas vias logísticas são fatores modernos que podem influenciar diretamente um processo de manutenção. A manutenção tem de conseguir dar resposta a todas estas adversidades mantendo os seus equipamentos operacionais e disponíveis por forma a manter a organização competitiva no ambiente onde esta inserido. Deste modo, é necessário utilizar ferramentas, métodos e filosofias de manutenção que permitam responder a todas as carências, através dos recursos existentes, de forma eficiente e eficaz. Assim, a Failure Reporting, Analysis and Corrective Action Systems (FRACAS) apresenta-se como uma metodologia moderna que responde, na prática, às necessidades de manutenção de uma dada organização. Esta, devido ao seu cariz prático apresenta limitações na sua utilização nomeadamente no setor operacional, de planeamento, coordenação e logístico. Assim, o presente trabalho tem como objetivo identificar as limitações que a metodologia FRACAS apresenta e desenvolver uma abordagem estruturada na avaliação e gestão da fiabilidade em manutenção. Neste âmbito, foi feito recurso à filosofia Reliability Centered Maintenance (RCM) e política de manutenção Condition Based Maintenance (CBM), que sustentam a base do desenvolvimento da gestão da manutenção e fiabilidade da metodologia. Foi realizada a demonstração da metodologia proposta com recurso as bases analíticas da gestão da manutenção e da fiabilidade. Ainda, foi feita, através de modelos numéricos, uma comparação teórica entre o desempenho da metodologia convencional e a metodologia proposta. Esta aplicação permitiu retirar, teoricamente, importantes ilações que permitem sustentar o modelo proposto, bem como, o incremento da eficiência e eficácia na gestão da fiabilidade.
- A critical review on damage accumulation in multiaxial fatigue modelsPublication . Roque, Rui Manuel Resendes; Anes, Vítor Manuel RodriguesFracture and fatigue are common causes of failure in mechanical components of structures, needing a comprehensive understanding of the underlying physical mechanisms by mechanical design engineers. An area that requires further investigation is the impact of loading type on the fatigue strength of materials. Proportional and nonproportional loads lead to different fatigue lives, even when subjected to the same loading amplitudes. Even within proportional loads, the fatigue life can vary depending on the ratio between shear and normal stresses. Numerous models have been proposed in the literature to address these concerns, but a universally applicable model for estimating fatigue strength considering loading effects is yet to be developed. This dissertation presents a thorough literature review focusing on multiaxial fatigue, covering topics such as the phenomenological characterization of fatigue, critical plane models, cycle counting methods, fatigue damage monitoring and bibliographic data. During the review, a modified equivalent strain amplitude (MESA) model, raised pertinent questions that are addressed in subsequent chapters. A case study was conducted that utilizes multiaxial fatigue data of the high strength steel 42CrMo4, which was obtained from literature sources. The analysis was made to include plane orientations ranging from -90° to 90° while evaluating ten multiaxial loading paths. The research hypothesis aimed to evaluate the effectiveness of a proposed critical plane model in determining the crack initiation plane and estimating the fatigue life of variable amplitude loading paths, without relying on cycle counting methods. In order to simplify the demonstration of this method, alternative critical plane models were employed to assess their efficiency in determining these parameters. The obtained results revealed that the MESA critical plane model is indeed effective in successfully estimating fatigue life under multiaxial fatigue loading paths while others cannot without the use of additional cycle counting methods. Nevertheless, the MESA critical plane model exhibited unsatisfactory results when assessing the crack initiation plane in comparison to other critical plane models like SWT, Fatemi-Socie, Brown-Miller, and Liu. The estimations of these models for the crack initiation plane showed relatively strong consistency, except for the MESA model. Furthermore, a bibliographic analysis was included with the purpose of better illustrating the current state of the engineering field that researches multiaxial fatigue and damage accumulation approaches. A study on scientific papers published since the 2000’s until now is conducted by outlining the output and growth trend of said publications in the selected research areas, the most influential countries and journals and by establishing the connection between internationalization and multiaxial fatigue and damage accumulation. Findings regarding this analysis indicate a significant growth in the research field, with a substantial increase in the number of published documents each year. The People's Republic of China emerges as the leading contributor with 1434 publications across all the mentioned subjects, closely followed by the USA and Germany. Furthermore, it is noteworthy that nearly half of the countries worldwide are actively involved in researching these subjects, demonstrating a diverse range of nationalities contributing to the field. Interestingly, Portugal ranks among the top 15 countries in all selected keyword categories, highlighting its involvement and contribution in the research.
- Integridade estrutural de compósitos laminados em fibra de carbono sujeitos a diferentes taxas de desgaste e absorção de água : protótipo de máquina de testesPublication . Ganhão, Joaquim Filipe Carvalho; Anes, Vítor Manuel Rodrigues; Leite, Afonso Manuel da Costa de SousaDesde sempre no panorama do ciclismo de alta competição se fizeram todos os esforços para melhorar os resultados dos atletas. Grande parte destes trabalhos está no desenvolvimento das bicicletas e seus componentes. A empresa Morphis Composites que está em fase de desenvolvimento de carretos de desviador em fibra de carbono. Estando estes componentes em material compósito laminado expostos à atmosfera, poderá estar em causa a sua integridade estrutural pois sabe-se que irão absorver água por difusão e se vão desgastar de forma diferente de carretos de outros materiais. Tudo isto poderá levar ao aumento do seu atrito na transmissão, sendo que é necessária a criação de meios para a avaliação desta temática. No presente trabalho faz-se o projecto e construção de um protótipo para medição de atrito em transmissões de bicicleta. Inclui-se uma breve pesquisa bibliográfica sobre correntes de rolos industriais e de ciclismo, o seu funcionamento e mecanismos de atrito. Além disto fez-se também uma breve pesquisa sobre os efeitos da absorção de água na fibra de carbono. Para o dimensionamento do sistema de medição procuraram-se resultados de trabalhos similares de forma a aferir as grandezas a medir e a sensibilidade necessária. O protótipo deve medir a potência conduzida à transmissão para esta rodar em vazio a uma velocidade constante que foi fixada neste caso em 60 rpm, sendo que quanto mais baixa a potencia medida menor o atrito da transmissão. O sensor usado é uma roseta colada a +45 e -45 graus no veio que fornece movimento ao sistema. O sinal é retirado do veio em rotação através de um sistema de anéis deslizantes em bronze onde se usaram escovas de grafite e de filamentos de cobre. Após a construção do protótipo fez-se a calibração estática dos sistemas de medição com bons resultados de sensibilidade e repetibilidade. Estes resultados empíricos também foram comparados com os resultados teóricos não tendo havido discrepâncias relevantes, provando a qualidade das medições de binário obtidas pelos extensómetros. No entanto, devido ao ruído introduzido no sinal pelas escovas em movimento, não foi possível obter resultados de qualidade nos ensaios dinâmicos para a potência e atrito na transmissão em rotação com o presente protótipo. No final apresentam-se sugestões para melhoria em trabalhos futuros.
- Melhoria da priorização dos modos de falha no FMEAPublication . Miguel, André Filipe coelho; Anes, Vítor Manuel RodriguesAtualmente, a indústria depende muito da manutenção e por isso o cuidado que têm em conseguir fazer uma melhor gestão e controlo dos seus ativos é de extrema importância. Para conseguir minimizar a frequência da manutenção nos equipamentos, sistemas ou mesmo em serviços, as empresas acabam por investir na fase inicial do projeto antes mesmo do produto existir, o que possibilita a otimização dos seus produtos tornando conseguindo obter uma maior fiabilidade. Na análise inicial do projeto quanto na fase em que um processo ou equipamento já esteja em funcionamento, é possível fazer uma análise de modo a conseguir ter um controlo maior da situação o que permite ter um maior controlo da manutenção e por isso um controlo do seu orçamento. Para fazer a análise, são necessárias técnicas como é o caso da Análise de Modos de Falha e Efeitos (FMEA) algo que já é amplamente usado na indústria, já que é uma ferramenta que ajuda a descobrir modos de falha e a conseguir priorizá-los. Este método, apesar de tudo, apresenta inúmeras limitações, desde o facto de que dentro de uma mesma equipa haver diferente opiniões, até na própria fórmula do Risk Priority Number , o que pode causar uma análise que não seja a mais correta. Neste trabalho, é proposto fazer uma melhoria do Risk Priority Number, criando um método que consiga ser capaz de superar as limitações que este apresenta, e para isso usar diferentes ferramentas como é o caso do fuzzy logic
- Modelação do conflito qualidade vs. produtividade segundo uma abordagem Lean Thinking: estudo de casoPublication . Gonçalves, Mafalda Sofia Pereira; Anes, Vítor Manuel RodriguesOver the years, the market has become increasingly competitive due to the diversification and specialization of products and services, so that companies are constantly engaged in improving their quality and productivity in relation to their needs and the changes in the market. Increasing technological development allows greater publicity of products and services, which makes it easier for customers to evaluate and compare them. The objective of this dissertation is to study the impact of quality and productivity on the technical support of the Customer Relationship Management (CRM) department and the technical department, following the approach of lean thinking. In this way, the fundamental concepts and tools to achieve this goal are addressed, namely the concepts of quality and productivity. With the use of some lean tools, namely the Pareto diagram, the Ishikawa diagram, the 5 whys and 5W2H, it was possible to identify the main problems that affect quality and productivity in the technical assistance service and how to act to improve and solve these problems. The main problems identified in the support of the Customer Relationship Management (CRM) department are related to the lack of screening questions in the Activewhere program for all types of machines, the lack of human resources and specialized personnel for support in this department, and a lack of training for different types and models of machines. The main problems identified in the assistance of the technical department are related to the lack of testing of machines and incorrect survey of them due to the lack of sufficient human resources and the pressure exerted on the technicians which makes their work not done correctly. The Customer Relationship Management (CRM) department requires the necessary technical training to assist customers in solving simple technical problems, but since the technical officer doesn’t have enough time due to a human resources failure in the technical department, customer managers end up not having the necessary training. This culminates in an increase in assistance provided by street technicians and increased pressure on them to resolve the malfunctions more quickly. If the more pressure, they do not have much time to spend on troubleshooting machines and end up exchanging most of the damaged machines for other functional accumulation of damaged machines in the warehouse. The improvement proposals that can be implemented to solve the problems set out above include updating the Activewhere system, training and sensitizing all employees of both departments and raising customer awareness of the correct use of water machines.
- Otimização de Processos Lean com base em simulação. Caso de estudo.Publication . Gonçalves, Catarina Boaventura Beja Belchior Moura; Anes, Vítor Manuel RodriguesAtualmente e cada vez mais, as empresas lutam por estratégias que as orientem para o sucesso e procuram por modelos de gestão e organização eficientes. O maior interesse das empresas, sempre que possível, não é realizar grandes investimentos em alta tecnologia, mas sim melhorar o desempenho através de boas práticas, aumento da produtividade e constantes procuras de oportunidades de melhoria no seu sistema interno, com um investimento de baixo custo. A presente dissertação de mestrado tem como foco a melhoria de processos através da implementação de técnicas Lean baseado em simulação. A área de estudo que suporta esta dissertação é o Pensamento Lean. Na implementação do mesmo pretende-se melhorar a organização do chão de fábrica e os processos já existentes, aumentar a produtividade, motivar os trabalhadores, ajudar na introdução de novos hábitos e de novas atitudes no trabalho diário, assim como identificar os principais desperdícios que devem ser reduzidos ou se possível eliminados. Todo o estudo envolvente neste trabalho foi realizado na Science4you, empresa na qual trabalhei quando iniciei a presente dissertação. Pode concluir-se que é no chão de fábrica que são gerados muitos dos desperdícios e onde são realizadas atividades de valor não acrescentado, muitas vezes desvalorizados pela gerência de topo. Assim sendo, foram selecionados três casos de estudo de áreas distintas da produção (áreas críticas e possíveis bottlenecks), foram analisados e posteriormente simulados através da ferramenta de simulação, o Arena. A simulação de processos é uma ferramenta bastante eficaz e através desta é possível testar novas ideias e projetos, realizar uma previsão de acontecimentos sem a necessidade de qualquer investimento. Este estudo mostra que é possível aumentar a eficiência de todos os processos e reduzir significativamente vários tipos de desperdícios. Através dos resultados obtidos a partir da ferramenta Arena, prevê-se que seja possível diminuir as distâncias percorridas durante o abastecimento em 40%, reduzir o tempo de setup das rotuladoras em 43% e aumentar o output da produção final em 70%.