Análise estrutural de um vagão graneleiro em compósitos

Abstract

Este trabalho analisou estruturalmente um vagão graneleiro em compósitos e abordou discussões acerca de tópicos relacionados à fabricação, degradação e custo de matéria- prima. Inicialmente, foi proposto uma nova geometria para a caixa do vagão que tenha menor concentração de tensão, aproveitando a facilidade dos materiais compósitos na fabricação de geometrias complexas. Utilizando o método de elementos finitos, três arranjos estruturais foram analisados para o vagão em compósitos. Com as análises foi possível verificar que a melhor disposição estrutural foi do arranjo com cavernas estruturais. A partir das análises, foi feita uma discussão dos problemas e soluções de manufatura do vagão proposto, como a união da longarina central e dos mecanismos de escotilha e tremonha com a caixa do vagão em compósitos. Após esta discussão de fabricação, foi abordado sobre a degradação dos materiais compósitos e as possíveis soluções considerando outros modos de falha como fadiga. Também foi realizada uma análise do custo de produção do vagão em compósitos comparando com o custo da matéria prima do vagão em aço.

This paper structurally analyzed a composites bulk freight wagon and discussed about manufacture, degradation and cost of the material composites in this project. Initially, a new geometry was proposed for the box of the wagon that has lower stress concentration, taking advantage of the facilities to manufacture with composites material in complex geometries. Using the finite element method, three structural arrangements were analyzed for the composite freight wagon. Possibility is there to verify that the caves structural arrangements obtained the best results. Additionally, a discussion was developed about problems and solutions in manufacturing the proposed wagon, such as the unions between the center beam, hatch and hoppers mechanisms with the surface of the composite wagon. Moreover, after this manufacturing review, it was analysed that the degradation of composite materials and possible solutions considering other failure modes such as fatigue. Also, it was made a cost analysis of the composites wagon production comparing with the steel wagon cost.