ANÁLISE ESTRUTURAL E ENSAIOS MECANICOS

Bom galera! Estamos aqui para mostrar que conseguimos realizar uma análise estrutural de um desenho livre do protótipo da catapulta efetuado no SolidWorks, afim de demonstrar os possíveis pontos críticos de um modelo da catapulta “Trebuchet”, neste modelo usamos elementos sólidos e não as treliças e também desconsideramos o uso da cola. O ponto da colagem como podemos observar nos ensaios mecânicos não é o ponto mais frágil nas treliças. Abaixo podemos observar as imagens realizadas por nós no programa, onde duas delas esta sob análise (Fig. 1 e 2). Sendo as áreas em vermelho os pontos mais vulneráveis neste tipo de treliça, lembrando que isto é apenas para demonstrar os tipos de estudos que estamos levando em conta.

Deformação estrutural de um modelo (Fig. 1)

Na imagem acima foi utilizado o material criado por nós no programa para ser o mais realista possível e foi aplicado uma força de 40N, pois este será o peso aproximado com margem de tolerância de 30%. Com base nos ensaios realizados no laboratório e descobrindo que a madeira utilizada na confecção dos palitos é o pinho. Criamos este material com as especificações necessárias, levando em conta até mesmo o módulo de Young ou módulo de elasticidade que é um parâmetro mecânico que proporciona uma medida da rigidez de um material sólido. Abaixo podemos observar um estudo onde são aplicadas forças em todas as treliças da estrutura.

Deformação estrutural de um modelo (Fig. 2)

 Realizamos os ensaios que desejávamos para a obtenção de cálculos. Efetuamos a pesagem dos palitos em uma balança de precisão para garantir que a catapulta esteja dentro dos padrões estabelecidos, pretendemos atingir 4000g e com isso não ultrapassarmos limite que é de 5000g, com isto, encontramos uma massa média de 0,78g (Média efetuada com a pesagem de 10 palitos diferentes), o que nos da uma estimativa de palitos a serem utilizados no projeto, que gira por volta de 3000 palitos, não levando em consideração a massa da cola.

Pesagem dos palitos e medidas

Depois que foram especificadas as forças atuantes na estrutura, foi de grande importância descobri o quanto um elemento de treliça poderá suporta ao sofrer esforços de tração e compressão, visto que as componentes estruturais irão sofrem esse tipo de esforços quando aplicada uma força qualquer.

Os ensaios foram realizados no laboratório de ensaios mecânico, localizado no Núcleo de Polímeros, com a parceria do Senai - Cimatec.

Para o feito realizado os seguintes ensaios mecânicos:

 - Ensaio de tração;

 - Flexão.

Vale ressaltar a importância e como os ensaios foram realizado. O devido conhecimento nos permite saber, como o material ira reagir mediante aos esforços e quais os limites que determinado material pode suportar e o seu ponto de ruptura, ou seja, o limite de resistência do material.

O ensaio de tração o corpo de prova será exposto a um alongamento no seu comprimento até a sua ruptura. A carga aplicada é medida pelo equipamento de ensaio, outro fator relevante é o corpo de prova, que foram montados de acordo com a disposição que os palitos teriam na estrutura da catapulta. Então levou-se para o ensaio corpos de prova dispostos da seguinte forma.

è Palitos colados em 50% do seu tamanho

è Palitos colados em 40% do seu tamanho

è Palitos colados em 30% do seu tamanho

Onde ficou claro que o melhor resultado obtido foi há composição de 50% do seu comprimento, Podemos observar no gráfico apresentado abaixo.

Gráfico 1.0 Ensaio de Tração.

Sendo assim obtemos os seguintes resultados.

Ensaios de Tração
	Força Máxima (N)	Deformação de Ruptura (%)
Média	57,99	1,604
Desvio Padrão	12,35	0,5422

O ensaio de flexão o corpo de prova será exposto a uma força ao longo de seu comprimento na posição horizontal, de forma que a força exercida será perpendicular ao corpo de prova, sendo aplicada até a sua ruptura. Neste caso especifico os resultados obtidos foram essenciais para a formação dos eixos da catapulta.

O corpo de prova para o determinado ensaio foi composto da mesma composição apresentada para o ensaio de tração com 30, 40 e 50% de aproveitamento seu comprimento.  Para a formação do eixo utilizou-se 5 peças compondo um único elemento do eixo. De acordo com o gráficos apresentados.

Gráfico 1.1 Ensaio de Flexão para os elementos de treliça.

Ensaios de Tração
	Força Máxima (N)	Deformação de Ruptura (%)
Média	23,29	1,725
Desvio Padrão	7,647	0,4645

Gráfico 1.2 Ensaio de Flexão para os elementos do eixo.

Onde seu resultado pode ser esboçado na tabela a seguir.

Ensaios de Flexão
	Força Máxima (N)	Deformação de Ruptura (%)
Média	380,6	23,79
Desvio Padrão	-	-
Obs:. Como utilizamos apenas um único corpo de prova para o ensaio de flexão, não obtemos o desvio padrão para o ensaio.

Em ambos os ensaios o equipamento utilizado foi a E-MIC de 20kN.