Combinação de técnicas de delineamento de experimentos e elementos finitos com a otimização via simulação Monte Carlo

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Oliveira, José Benedito da Silva
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Processo de Estampagem.; Elementos Finitos.; Delineamento de Experimentos - DOE.; Metodologia de Superfície de Resposta - MSR.; Incerteza.; Simulação Monte Carlo - SMC.; Otimização via Simulação Monte Carlo - OvSMC.; Stamping Process; Finite Element; Desing of Experiments - DOE; Response Surface Methodology - RSM; Uncertainty; Monte Carlo Simulation - SMC; Monte Carlo simulation Optimization - OvSMC.; Estampagem (trabalhos em metal); Monte Carlo - Método de; Planejamento experimental
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/183380

A Estampagem a Frio é um processo de conformação plástica de chapas metálicas, que possibilita, por meio de ferramentas específicas, obter componentes com boas propriedades mecânicas, geometrias e espessuras variadas, diferentes especificações de materiais e com boa vantagem econômica. A multiplicidade destas variáveis gera a necessidade de utilização de técnicas estatísticas e de simulação numérica, que suportem a sua análise e adequada tomada de decisão na elaboração do projeto das ferramentas de conformação. Este trabalho foi desenvolvido em uma empresa brasileira multinacional de grande porte que atua no setor de autopeças, em seu departamento de engenharia de projetos de ferramentas, com o propósito de reduzir o estiramento e a ocorrência de trincas em uma travessa de 6,8 [mm] de aço LNE 380. A metodologia proposta obtém os valores dos fatores de entrada e sua influência na variável resposta com o uso de técnicas de Delineamento de Experimentos (DOE) e simulação pelo método de Elementos Finitos (FE). Uma Função Empírica é desenvolvida a partir desses dados, com o uso da técnica de regressão, obtendo-se a variável resposta y (espessura na região crítica), em função dos fatores influentes xi do processo. Com a Otimização via Simulação Monte Carlo (OvSMC) insere-se a incerteza nos coeficientes desta Função Empírica, sendo esta a principal contribuição deste trabalho, pois é o que ocorre, por via de regra, na prática com problemas experimentais. Simulando-se por FE as ferramentas de estampar projetadas com os inputs da OvSMC, valida-se estatisticamente os resultados, constatando-se que o valor da variável resposta esta dentro do Intervalo de Certeza (IC) fornecido pela OvSMC. A validação prática dos resultados junto a um grupo de especialistas se deu pela constatação de que houve uma redução de cerca de 25% do estiramento inicial, que na visão destes eliminará a ocorrência de trincas na prática. Confirmou-se também que o conceito de variar a altura, portanto o ponto de reação do estampo inferior, de modo a retardar a ação do punção na região crítica sujeita à tração, colabora para a preservação da espessura inicial do produto estampado. Esse ganho conceitual significativo e aplicável a outros componentes estampados de característica similares demonstra, junto às outras vantagens já mencionadas, a contribuição da metodologia proposta na aplicação em sua totalidade na elaboração dos projetos de ferramentas.