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Vibrações de um quadro de bicicleta

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Análise Vibratória de um Quadro de Bicicleta com Diferentes Materiais
Anderson Lovizon, Evaldo Rapkievicz, Marcos Vinícios Tortini, Matheus Camana, Natan Scalco Costella e Tiago Kesties.
Resumo
Para avaliar o desempenho, durabilidade e eficiência de máquinas e equipamentos cada vez mais se fazem necessáriasas análises por elementos finitos. Neste trabalho será apresentada a análise de vibração de um quadro de bicicleta para avaliar os melhores materiais. Foram realizadas as simulações em dois casos: aço e alumínio.
Palavras-chave
Bicicleta, vibração.
Vibratory Analysis of a Bicycle Frame with Different Materials
Abstract
In order to evaluate the performance, durability and efficiency of machines and equipment, more and more finite element analysis is required. In this work the vibration analysis of a bicycle frame will be presented to evaluate the best materials. Simulations were carried out in two cases: steel and aluminum.
Keywords
Bicycle, vibration.
DISCIPLINA DE VIBRAÇÕES MECÂNICAS, 2017.
Centro de ciências exatas, da natureza e tecnologia – Campus Universitário da Região dos Vinhedos – Universidade de Caxias do Sul; Engenharia Mecânica.
Data de envio: xx/xx/20xx
Data de aceite: xx/xx/20xx
Introdução
Vibração mecânica é um movimento de um corpo ou partícula em oscilação em torno de um ponto fixo (ponto em equilíbrio). A grande maioria de vibrações em máquinas e estruturas são indesejáveis devido ao aumento das tensões e as perdas de energia. O estudo das vibrações está em alta devido a necessidade de máquinas mais velozes e estruturas mais leves.
Uma vibração mecânica acontece geralmente quando o sistema é deslocado de sua posição de origem ou de equilíbrio. Este sistema por sua vez tende a retornar a sua posição de origem através de forças restauradoras. Porem o sistema chega na sua posição de origem com uma certa velocidade o que faz com que ele passe da sua origem. Como o processo pode ser repetido infinitamente, o conjunto mantem o movimento oscilatório ao redor do ponto de origem.
Neste trabalho serão apresentados os modos de vibrações de um quadro de bicicleta com diferentes materiais.
Material e Métodos
	
METODOLOGIA EXPERIMENTAL
Resultados
Abaixo segue as imagens dos resultados, foi analisado 6 resultados diferentes para alumínio e comparados com aço.
Nas figuras 1 e 2 ,3 e 4 ,5 e 6 comparamos 3 modos de frequência natural para esse quadro. Nas figura 7 e 8 foi analisado a deformação no eixo y e nas figura 9 e 10, 11 e 12 foi analisado as tensões principais e de van-Mises.
 Nas figuras 1 e 2 , para o primeiro modo de frequência as frequências ficam muito próximas em torno de 25 hz para os 2 materiais mas em questão de deformação o alumínio se deforma muito mais que o aço.
Figura 1: 1° modo de frequência , material alumínio foi observado 
flexão no eixo z e torção no eixo x.
Figura 2: 1° modo de frequência , material aço foi observado
flexão no eixo z e torção no eixo x.
Nas figuras 3 e 4, para o segundo modo de frequência a frequência do alumínio quase não aumenta mas a do aço passa de 25 hz para 43 hz e a deformação no alumínio continuou sendo muito maior no alumínio.
Figura 3: 2° modo de frequência , material alumínio foi observado 
flexão no eixo z e torção no eixo x.
Figura 4: 2° modo de frequência , material aço foi observado
flexão no eixo y e torção no eixo x.
Nas figuras 5 e 6 ,para o terceiro modo frequência as 2 frequências voltam a ficarem muito próximas em torno de 61 hz, e o alumínio novamente se deforma muito mais que o aço.
Figura 5: 3° modo de frequência , material alumínio foi observado 
flexão no eixo z e torção no eixo x.
Figura 6: 3° modo de frequência , material aço foi observado 
flexão no eixo z e torção no eixo x.
Nas figuras 7 e 8 , foi analisado as deformações no eixo y, foi observado uma deformação muito pequena nos 2 matérias , aqui as deformações ficaram muito próximas sendo em alguns pontos maior para o alumínio e alguns pontos maior para o aço.
Figura 7: Deslocamento no eixo y material alumínio.
Figura 8: Deslocamento no eixo y material aço.
Nas figura 9 e 10 ,11 e 12, foi analisado as tensões principais e tensões de von-Mises , as tensões para o aço foram consideravelmente maiores que as tensões para o alumínio nos 2 casos.
Figura 9: Tensões principais material alumínio.
Figura 10: Tensões principais material aço.
Figura 11: Tensões de von-Mises material alumínio.
Figura 12: Tensões de von-Mises material aço.
 conclusões
Analisando todos os resultados podemos concluir que o quadro de alumínio é muito melhor que o quadro de aço em todos os aspectos em questão de conforto e vibrações observou-se que o alumínio se deforma muito mais com isso menos vibrações e impacto no corpo, na parte de desempenho o alumínio vai ser mais leve que o aço e na questão mecânica além de não ter problemas com ferrugem o quadro de alumínio vai ter melhor resistência a impactos sofrido na bicicleta.
Bibliografia
RAO, Singiresu. Vibrações mecânicas. 4° ed. São Paulo: Pearson, 2008.

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