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Papers by Ademar Cardoso

Este trabalho apresenta os princípios básicos utilizados no desenvolvimento de um sistema especia... more Este trabalho apresenta os princípios básicos utilizados no desenvolvimento de um sistema especialista para síntese de cavernas de embarcações. Uma fatia do navio, contendo o anel transversal a ser analisado, é extraída do restante da estrutura e modelada como bidimensional. A interação da fatia com a estrutura longitudinal é feita considerando os elementos longitudinais pesados como apoios elásticos nos pontos de interseção com a fatia. A interação com o chapeamento é representada por uma distribuição de tensões de cisalhamento ao longo dos elementos no anel. Consegue-se, assim, condições de contorno para o modelo bidimensional muito semelhantes àquelas encontradas em um modelo tridimensional. O sistema desenvolvido, denominado TRANSEC, admite como dados de entrada a linha moldada da seção transversal, discretizada em elementos de viga, os carregamentos devido a pressão lateral ou concentrado, e uma tabela de perfis de onde o sistema buscará o perfil adequado para cada trecho de vi...

Neste trabalho está apresentada uma alternativa para o cálculo do fator de concentração de tensõe... more Neste trabalho está apresentada uma alternativa para o cálculo do fator de concentração de tensões (FCT) em juntas tubulares soldadas do tipo Y. Redes Neurais Artificiais (RNA) foram utilizadas para representar a distribuição de tensões ao longo da junta tubular para os casos de carregamento força axial no plano e momento fletor no plano. As RNA podem aprender a partir de um conjunto de dados sem a necessidade de uma expressão matemática entre as variáveis dependentes e independentes; representa uma vantagem sobre o procedimento normalmente utilizado, ou seja, as equações paramétricas. O modelo proposto representa um avanço no projeto de juntas tubulares, uma vez que evita a necessidade de se conhecer uma expressão matemática para representar a distribuição de tensões na junta e fornece um método mais preciso para avaliar a distribuição de tensões ao longo da junta soldada. O conjunto de dados utilizado foi formado a partir de simulações numéricas das juntas soldadas através do MEF,...

O presente trabalho tem como objetivo investigar em nível introdutório os aspectos gerais da teor... more O presente trabalho tem como objetivo investigar em nível introdutório os aspectos gerais da teoria da mecânica do contato, assim como sua aplicação computacional. O trabalho aborda conceitos e definições clássicas do assunto, elucidando a forma como surgem as tensões em uma interface de contato, e apresenta ainda, um método eficiente para computá-las. O capítulo teórico encerra-se com uma breve revisão do método dos elementos finitos para análises lineares e não lineares, além dos conceitos básicos da teoria de contato no âmbito computacional. Após as introduções teóricas, um estudo de caso é desenvolvido sobre uma interface roda-trilho de aplicação ferroviária. São comparados resultados experimentais de testes realizados anteriormente, com resultados analíticos de um modelo matemático baseado na teoria de Hertz e resultados numéricos de um modelo de elementos finitos, propostos durante o desenvolvimento deste trabalho.

SAE Technical Paper Series, 2016

This study focuses on the Termomechanical Fatigue (TMF) analysis for an exhaust manifold. Bolt te... more This study focuses on the Termomechanical Fatigue (TMF) analysis for an exhaust manifold. Bolt tension and temperature field has been applied in order to get variation on stresses, going from room load condition to a full load condition. The temperature field has been acquired from 1D simulation and adjusted to fit experimental values measured on the vehicle. Low cycle fatigue (LCF) has been considered to evaluate the exhaust manifold under the stress cycles produced by temperature fluctuation. Thermal and stress analysis have been performed by Abaqus package. An in-house code has been employed in the fatigue analysis. The bolt torque and the temperature field on the engine and exhaust manifold are the loads considered in the analysis.

Quando algum profeta vier lhe contar Que o nosso sol está prestes a se apagar Mesmo que pareça qu... more Quando algum profeta vier lhe contar Que o nosso sol está prestes a se apagar Mesmo que pareça que não há mais lugar Você ainda tem a velocidade da luz pra alcançar."

SAE Technical Paper Series, 2007

This paper presents the methodology for structural analysis of a high-speed Diesel engine aluminu... more This paper presents the methodology for structural analysis of a high-speed Diesel engine aluminum cylinder head for Pickup application, considering the finite element method. As boundary conditions, it was considered the loads from the bolts tightening process, combustion peak pressure, and thermal loading. The stresses generated during the assembly of the valve seats and valve guides were also evaluated. The valve train dynamic loads were not analyzed or considered in this paper, due to its negligible effects at the critical regions. The FE model contains the upper part of the crankcase and the entire cylinder head. Heat transfer coefficients at the water jackets were obtained from a CFD calculation and used at the heat transfer analysis to evaluate the thermal stresses. The residual stresses generated by the casting and manufacturing processes, as well the heat treatments for the alloy mechanical properties improvements, are also considered on this analysis. Fatigue safety factor shall be evaluated considering the critical loading cycle, focusing the reliability of the component at severe operational conditions. The cylinder head design shall consider its application, taking into account high combustion peak pressures to attempt the current environmental legislation and higher engine output power required by modern vehicular applications.

SAE Technical Paper Series, 2011

Approximated analytical methods for evaluation notch stress and strain under multiaxial loading a... more Approximated analytical methods for evaluation notch stress and strain under multiaxial loading are considered. Results from analytical methods are compared to results from elasticplastic finite element analysis. An engine bearing cap is evaluated under both methods, considering the services load from the combustion pressure and also the bolt tension. Linear kinematic hardening rule and Mises plasticity model have been considered. Results from analytical models and nonlinear finite element analysis are compared.

This paper describes an alternative approach to calculate stress concentration factors using arti... more This paper describes an alternative approach to calculate stress concentration factors using artificial neural networks. Neural networks have the ability to learn and turn this knowledge helpful for future use. Encourage this approach the needless of find out a mathematical expression between input and output data. Finite element simulations of tubular joints that complete the data set consider the common geometrical parameters of chord and brace members, and also the parameters defining the 3D geometry of the weld fillet. The procedure proposed represents an improvement in the tubular joints evaluation, both because it takes into account the effects of the weld geometry in the calculus of stress concentration factors and also provides another manner to extrapolate it.

The Proceedings of the... …, 1998

Reinforced panels basically compose a ship structure like many other light structures. Nowadays t... more Reinforced panels basically compose a ship structure like many other light structures. Nowadays the most usual method for stress calculating of these structures is the Finite Element Method, where the hull plating are modeled as shells elements and stiffener beams as membrane elements as well as beam elements with attached plate. These models are convenient when used for analysis problems where generally few simulations are done to diagnostic any structure. Nevertheless when the problem is design or synthesis high accuracy simpler models are necessary because in despite of the search or optimization algorithm used hundred of simulations are often necessary until the final design is attained. For these situations we have proposed a two dimensional simplified model to calculate stress and deflections of the transverse ring frame of a hull structure, trying to reduce the simulation time and consequently the total time in the optimizing global process. The model consists in calculating an isolated ring frame of the hull structure prescribing adequate boundary conditions that will reconstruct the main behavior of the isolated structure when it was with the whole structure. The results were compared with those obtained by three-dimensional models and the accuracy attained is compatible even for analysis problems.

gacsolucoes.com.br

This work contains the basic hypothesis used for developing an expert system to synthesize automa... more This work contains the basic hypothesis used for developing an expert system to synthesize automatically the transverse frame of ship structure. The system is composed by a Finite Element module, a Graphic Display module and a User Friendly Data Entry and Management Module. It can be used for synthesis or for analysis of ship structures or any two-dimensional frame structure as well. The Finite Element module has in its library spar, beam and shear elements. With the last one is possible to calculate the primary shear stress among the ship cross section. The Graphic Display module can plot the model characteristics as mesh, loads, boundary conditions and the results as deformed shape, stress and force diagrams. The system was used to synthesize a transverse frame for ship structure that was former designed and optimized by using three-dimensional finite element model. The results are similar but with one significant difference: the time dispensed by the using the synthesis system, few hours, is much less than the days spent by using three-dimensional models.

* Existem algumas divergências na definição de FCT, basicamente, com relação à forma como a tensã... more * Existem algumas divergências na definição de FCT, basicamente, com relação à forma como a tensão é medida. No capítulo 3 o FCT será definido de acordo com os propósitos deste trabalho. † Tradução do inglês que será adotada neste texto para hot spot stress. * os principais trabalhos estão listados nos itens referências bibliográficas e bibliografia recomendada. Uma lista mais completa das publicações sobre cálculo de tensões em juntas tubulares soldadas está disponível na obra de Wardenier 11. * o processo de treinamento será devidamente aclarado no capítulo 4. * Três carregamentos são usualmente estudados. Não foi incluído nesse trabalho o caso de momento fletor fora do plano. * uma descrição detalhada do levantamento das tensões nos pontos considerados está disponível no trabalho de Massaroti 20 .

Este trabalho apresenta os princípios básicos utilizados no desenvolvimento de um sistema especia... more Este trabalho apresenta os princípios básicos utilizados no desenvolvimento de um sistema especialista para síntese de cavernas de embarcações. Uma fatia do navio, contendo o anel transversal a ser analisado, é extraída do restante da estrutura e modelada como bidimensional. A interação da fatia com a estrutura longitudinal é feita considerando os elementos longitudinais pesados como apoios elásticos nos pontos de interseção com a fatia. A interação com o chapeamento é representada por uma distribuição de tensões de cisalhamento ao longo dos elementos no anel. Consegue-se, assim, condições de contorno para o modelo bidimensional muito semelhantes àquelas encontradas em um modelo tridimensional. O sistema desenvolvido, denominado TRANSEC, admite como dados de entrada a linha moldada da seção transversal, discretizada em elementos de viga, os carregamentos devido a pressão lateral ou concentrado, e uma tabela de perfis de onde o sistema buscará o perfil adequado para cada trecho de vi...

Neste trabalho está apresentada uma alternativa para o cálculo do fator de concentração de tensõe... more Neste trabalho está apresentada uma alternativa para o cálculo do fator de concentração de tensões (FCT) em juntas tubulares soldadas do tipo Y. Redes Neurais Artificiais (RNA) foram utilizadas para representar a distribuição de tensões ao longo da junta tubular para os casos de carregamento força axial no plano e momento fletor no plano. As RNA podem aprender a partir de um conjunto de dados sem a necessidade de uma expressão matemática entre as variáveis dependentes e independentes; representa uma vantagem sobre o procedimento normalmente utilizado, ou seja, as equações paramétricas. O modelo proposto representa um avanço no projeto de juntas tubulares, uma vez que evita a necessidade de se conhecer uma expressão matemática para representar a distribuição de tensões na junta e fornece um método mais preciso para avaliar a distribuição de tensões ao longo da junta soldada. O conjunto de dados utilizado foi formado a partir de simulações numéricas das juntas soldadas através do MEF,...

O presente trabalho tem como objetivo investigar em nível introdutório os aspectos gerais da teor... more O presente trabalho tem como objetivo investigar em nível introdutório os aspectos gerais da teoria da mecânica do contato, assim como sua aplicação computacional. O trabalho aborda conceitos e definições clássicas do assunto, elucidando a forma como surgem as tensões em uma interface de contato, e apresenta ainda, um método eficiente para computá-las. O capítulo teórico encerra-se com uma breve revisão do método dos elementos finitos para análises lineares e não lineares, além dos conceitos básicos da teoria de contato no âmbito computacional. Após as introduções teóricas, um estudo de caso é desenvolvido sobre uma interface roda-trilho de aplicação ferroviária. São comparados resultados experimentais de testes realizados anteriormente, com resultados analíticos de um modelo matemático baseado na teoria de Hertz e resultados numéricos de um modelo de elementos finitos, propostos durante o desenvolvimento deste trabalho.

SAE Technical Paper Series, 2016

This study focuses on the Termomechanical Fatigue (TMF) analysis for an exhaust manifold. Bolt te... more This study focuses on the Termomechanical Fatigue (TMF) analysis for an exhaust manifold. Bolt tension and temperature field has been applied in order to get variation on stresses, going from room load condition to a full load condition. The temperature field has been acquired from 1D simulation and adjusted to fit experimental values measured on the vehicle. Low cycle fatigue (LCF) has been considered to evaluate the exhaust manifold under the stress cycles produced by temperature fluctuation. Thermal and stress analysis have been performed by Abaqus package. An in-house code has been employed in the fatigue analysis. The bolt torque and the temperature field on the engine and exhaust manifold are the loads considered in the analysis.

Quando algum profeta vier lhe contar Que o nosso sol está prestes a se apagar Mesmo que pareça qu... more Quando algum profeta vier lhe contar Que o nosso sol está prestes a se apagar Mesmo que pareça que não há mais lugar Você ainda tem a velocidade da luz pra alcançar."

SAE Technical Paper Series, 2007

This paper presents the methodology for structural analysis of a high-speed Diesel engine aluminu... more This paper presents the methodology for structural analysis of a high-speed Diesel engine aluminum cylinder head for Pickup application, considering the finite element method. As boundary conditions, it was considered the loads from the bolts tightening process, combustion peak pressure, and thermal loading. The stresses generated during the assembly of the valve seats and valve guides were also evaluated. The valve train dynamic loads were not analyzed or considered in this paper, due to its negligible effects at the critical regions. The FE model contains the upper part of the crankcase and the entire cylinder head. Heat transfer coefficients at the water jackets were obtained from a CFD calculation and used at the heat transfer analysis to evaluate the thermal stresses. The residual stresses generated by the casting and manufacturing processes, as well the heat treatments for the alloy mechanical properties improvements, are also considered on this analysis. Fatigue safety factor shall be evaluated considering the critical loading cycle, focusing the reliability of the component at severe operational conditions. The cylinder head design shall consider its application, taking into account high combustion peak pressures to attempt the current environmental legislation and higher engine output power required by modern vehicular applications.

SAE Technical Paper Series, 2011

Approximated analytical methods for evaluation notch stress and strain under multiaxial loading a... more Approximated analytical methods for evaluation notch stress and strain under multiaxial loading are considered. Results from analytical methods are compared to results from elasticplastic finite element analysis. An engine bearing cap is evaluated under both methods, considering the services load from the combustion pressure and also the bolt tension. Linear kinematic hardening rule and Mises plasticity model have been considered. Results from analytical models and nonlinear finite element analysis are compared.

This paper describes an alternative approach to calculate stress concentration factors using arti... more This paper describes an alternative approach to calculate stress concentration factors using artificial neural networks. Neural networks have the ability to learn and turn this knowledge helpful for future use. Encourage this approach the needless of find out a mathematical expression between input and output data. Finite element simulations of tubular joints that complete the data set consider the common geometrical parameters of chord and brace members, and also the parameters defining the 3D geometry of the weld fillet. The procedure proposed represents an improvement in the tubular joints evaluation, both because it takes into account the effects of the weld geometry in the calculus of stress concentration factors and also provides another manner to extrapolate it.

The Proceedings of the... …, 1998

Reinforced panels basically compose a ship structure like many other light structures. Nowadays t... more Reinforced panels basically compose a ship structure like many other light structures. Nowadays the most usual method for stress calculating of these structures is the Finite Element Method, where the hull plating are modeled as shells elements and stiffener beams as membrane elements as well as beam elements with attached plate. These models are convenient when used for analysis problems where generally few simulations are done to diagnostic any structure. Nevertheless when the problem is design or synthesis high accuracy simpler models are necessary because in despite of the search or optimization algorithm used hundred of simulations are often necessary until the final design is attained. For these situations we have proposed a two dimensional simplified model to calculate stress and deflections of the transverse ring frame of a hull structure, trying to reduce the simulation time and consequently the total time in the optimizing global process. The model consists in calculating an isolated ring frame of the hull structure prescribing adequate boundary conditions that will reconstruct the main behavior of the isolated structure when it was with the whole structure. The results were compared with those obtained by three-dimensional models and the accuracy attained is compatible even for analysis problems.

gacsolucoes.com.br

This work contains the basic hypothesis used for developing an expert system to synthesize automa... more This work contains the basic hypothesis used for developing an expert system to synthesize automatically the transverse frame of ship structure. The system is composed by a Finite Element module, a Graphic Display module and a User Friendly Data Entry and Management Module. It can be used for synthesis or for analysis of ship structures or any two-dimensional frame structure as well. The Finite Element module has in its library spar, beam and shear elements. With the last one is possible to calculate the primary shear stress among the ship cross section. The Graphic Display module can plot the model characteristics as mesh, loads, boundary conditions and the results as deformed shape, stress and force diagrams. The system was used to synthesize a transverse frame for ship structure that was former designed and optimized by using three-dimensional finite element model. The results are similar but with one significant difference: the time dispensed by the using the synthesis system, few hours, is much less than the days spent by using three-dimensional models.

* Existem algumas divergências na definição de FCT, basicamente, com relação à forma como a tensã... more * Existem algumas divergências na definição de FCT, basicamente, com relação à forma como a tensão é medida. No capítulo 3 o FCT será definido de acordo com os propósitos deste trabalho. † Tradução do inglês que será adotada neste texto para hot spot stress. * os principais trabalhos estão listados nos itens referências bibliográficas e bibliografia recomendada. Uma lista mais completa das publicações sobre cálculo de tensões em juntas tubulares soldadas está disponível na obra de Wardenier 11. * o processo de treinamento será devidamente aclarado no capítulo 4. * Três carregamentos são usualmente estudados. Não foi incluído nesse trabalho o caso de momento fletor fora do plano. * uma descrição detalhada do levantamento das tensões nos pontos considerados está disponível no trabalho de Massaroti 20 .