A necessidade de se desenvolver um produto capaz de atingir as exigências impostas pela referência normativa AS-2213 (1984) e a falta de uma rotina de projeto para o componente denominado Garfo do Engate Automático motivam este trabalho. Assim, esta pesquisa apresenta como objetivo principal o estudo de fadiga e estimativa de vida do garfo forjado de um dispositivo de acoplamento automático entre veículos tratores e reboques. Para realização das análises estáticas através de elementos finitos, foi necessária a determinação de todas as condições de contorno que refletissem as características do teste experimental de homologação do produto. De posse destes resultados, realizou-se a análise pelo método S-N, tendo como resultado a determinação da vida em fadiga das regiões críticas do componente, onde são propostas algumas alternativas que visam aumentar a vida do produto. Dentre as inúmeras alternativas possíveis, destacam-se a alteração de material e utilização de tratamento térmico no garfo. / The necessary development of a product capable of reaching the imposed requirements in accordance with reference standard AS-2213 (1984) and the lack of a project routine for the component called Towing Hitch Fork motivated this research. Thus, this research presents as its main goal, the study of fatigue and life predictions of forged fork of the automatic coupling device used in tractor vehicles and trailers. To perform the static analysis through finite elements method, it was necessary to determine all contour conditions which represent the features of product certification tests. After preliminary results have been obtained, the S-N analysis has been performed, showing the fatigue life predictions in the critical regions of the component, where some alternatives aiming at increasing the product life were considered. Among the several alternatives, it is possible to highlight the material changes and the use of thermal treatment in the component.

A necessidade de se desenvolver um produto capaz de atingir as exigências impostas pela referência normativa AS-2213 (1984) e a falta de uma rotina de projeto para o componente denominado Garfo do Engate Automático motivam este trabalho. Assim, esta pesquisa apresenta como objetivo principal o estudo de fadiga e estimativa de vida do garfo forjado de um dispositivo de acoplamento automático entre veículos tratores e reboques. Para realização das análises estáticas através de elementos finitos, foi necessária a determinação de todas as condições de contorno que refletissem as características do teste experimental de homologação do produto. De posse destes resultados, realizou-se a análise pelo método S-N, tendo como resultado a determinação da vida em fadiga das regiões críticas do componente, onde são propostas algumas alternativas que visam aumentar a vida do produto. Dentre as inúmeras alternativas possíveis, destacam-se a alteração de material e utilização de tratamento térmico no garfo. / The necessary development of a product capable of reaching the imposed requirements in accordance with reference standard AS-2213 (1984) and the lack of a project routine for the component called Towing Hitch Fork motivated this research. Thus, this research presents as its main goal, the study of fatigue and life predictions of forged fork of the automatic coupling device used in tractor vehicles and trailers. To perform the static analysis through finite elements method, it was necessary to determine all contour conditions which represent the features of product certification tests. After preliminary results have been obtained, the S-N analysis has been performed, showing the fatigue life predictions in the critical regions of the component, where some alternatives aiming at increasing the product life were considered. Among the several alternatives, it is possible to highlight the material changes and the use of thermal treatment in the component.

A elaboração de projetos de chassi para semirreboques exige a compilação de fatores primordiais à sua aceitação, como atender a requisitos normativos, adequar-se a legislações de trânsito vigentes, conciliar anseios de transportadores e responder adequadamente às excitações das estradas por onde estes irão trafegar. A junção destes requisitos de entrada, geralmente, resulta em limitações estruturais ao semirreboque, neste trabalho destaca-se o fator da restrição geométrica oriunda do sistema de acoplamento da unidade tracionada com a unidade tratora. Esta condição de contorno gera uma região crítica na longarina do semirreboque, suscetível a falhas, que passam por deformações plásticas a trincas transversais que inutilizam o equipamento. O objetivo deste trabalho é estudar o comportamento estrutural do chassi de um semirreboque carregado, segundo legislação vigente, submetido a manobras direcionais relacionadas às dinâmicas lateral e vertical, a fim de avaliar os níveis de tensão atuante frente aos carregamentos impostos. Para isso desenvolve-se uma metodologia de avaliação baseada em acelerações e tensões em pontos específicos do chassi. A sistemática compreende uma análise dinâmica virtual, uma análise estrutural via método dos elementos finitos e uma instrumentação experimental do semirreboque, a fim de calibrar os modelos virtuais. Obtiveram-se resultados de aceleração e deslocamentos para os três tipos de manobra, double lane change, para velocidades de 50, 60 e 70 km/h, costela de vaca, para velocidades 10, 20 e 30 km/h e o slalom para velocidades de 30 e 40 km/h. Os resultados demonstram que, para um carregamento adequado, todas as manobras imprimem níveis de exigência compatíveis com a estrutura proposta. / The project evaluation for a cargo road equipment chassis requires the compilation of key factors to its acceptance as meet regulatory requirements, as adapt to existing traffic laws, reconciling aspirations of carriers and respond adequately the roads excitations of the through where they will travel. The combination of these entry requisites usually results in structural limitations on the semi-trailer, thus this work highlights the geometric restriction which arises from the coupling between the tractor and pulled units. This boundary condition creates a critical region in the road equipment stringer, susceptible to failures, which goes though plastic deformation and transverse cracks that may disenable the equipment. This study aims to investigate the chassis’s structural behavior of a loaded semi-trailer, following the current legislation, submitted to directional maneuvers related the lateral and vertical dynamic in order to evaluate the stress levels acting due to the imposed loads. Therefore, an evaluation methodology based on accelerations and stresses on specific points on the chassis has been developed. The systematic comprises a virtual dynamic analysis, a structural analysis by finite element method and an experimental instrumentation of the semi-trailer in order to calibrate the virtual models. Results were obtained for displacement and acceleration for three kind’s maneuvers, double lane change to speeds of 50, 60 and 70 km/h, cow ribs to speeds 10, 20 and 30 km/h and for slalom speeds of 30 and 40 km/h. The Results shows for a proper loading, all maneuvers show stringency levels consistent with the proposed structure.

A elaboração de projetos de chassi para semirreboques exige a compilação de fatores primordiais à sua aceitação, como atender a requisitos normativos, adequar-se a legislações de trânsito vigentes, conciliar anseios de transportadores e responder adequadamente às excitações das estradas por onde estes irão trafegar. A junção destes requisitos de entrada, geralmente, resulta em limitações estruturais ao semirreboque, neste trabalho destaca-se o fator da restrição geométrica oriunda do sistema de acoplamento da unidade tracionada com a unidade tratora. Esta condição de contorno gera uma região crítica na longarina do semirreboque, suscetível a falhas, que passam por deformações plásticas a trincas transversais que inutilizam o equipamento. O objetivo deste trabalho é estudar o comportamento estrutural do chassi de um semirreboque carregado, segundo legislação vigente, submetido a manobras direcionais relacionadas às dinâmicas lateral e vertical, a fim de avaliar os níveis de tensão atuante frente aos carregamentos impostos. Para isso desenvolve-se uma metodologia de avaliação baseada em acelerações e tensões em pontos específicos do chassi. A sistemática compreende uma análise dinâmica virtual, uma análise estrutural via método dos elementos finitos e uma instrumentação experimental do semirreboque, a fim de calibrar os modelos virtuais. Obtiveram-se resultados de aceleração e deslocamentos para os três tipos de manobra, double lane change, para velocidades de 50, 60 e 70 km/h, costela de vaca, para velocidades 10, 20 e 30 km/h e o slalom para velocidades de 30 e 40 km/h. Os resultados demonstram que, para um carregamento adequado, todas as manobras imprimem níveis de exigência compatíveis com a estrutura proposta. / The project evaluation for a cargo road equipment chassis requires the compilation of key factors to its acceptance as meet regulatory requirements, as adapt to existing traffic laws, reconciling aspirations of carriers and respond adequately the roads excitations of the through where they will travel. The combination of these entry requisites usually results in structural limitations on the semi-trailer, thus this work highlights the geometric restriction which arises from the coupling between the tractor and pulled units. This boundary condition creates a critical region in the road equipment stringer, susceptible to failures, which goes though plastic deformation and transverse cracks that may disenable the equipment. This study aims to investigate the chassis’s structural behavior of a loaded semi-trailer, following the current legislation, submitted to directional maneuvers related the lateral and vertical dynamic in order to evaluate the stress levels acting due to the imposed loads. Therefore, an evaluation methodology based on accelerations and stresses on specific points on the chassis has been developed. The systematic comprises a virtual dynamic analysis, a structural analysis by finite element method and an experimental instrumentation of the semi-trailer in order to calibrate the virtual models. Results were obtained for displacement and acceleration for three kind’s maneuvers, double lane change to speeds of 50, 60 and 70 km/h, cow ribs to speeds 10, 20 and 30 km/h and for slalom speeds of 30 and 40 km/h. The Results shows for a proper loading, all maneuvers show stringency levels consistent with the proposed structure.

A necessidade de se desenvolver um produto capaz de atingir as exigências impostas pela referência normativa AS-2213 (1984) e a falta de uma rotina de projeto para o componente denominado Garfo do Engate Automático motivam este trabalho. Assim, esta pesquisa apresenta como objetivo principal o estudo de fadiga e estimativa de vida do garfo forjado de um dispositivo de acoplamento automático entre veículos tratores e reboques. Para realização das análises estáticas através de elementos finitos, foi necessária a determinação de todas as condições de contorno que refletissem as características do teste experimental de homologação do produto. De posse destes resultados, realizou-se a análise pelo método S-N, tendo como resultado a determinação da vida em fadiga das regiões críticas do componente, onde são propostas algumas alternativas que visam aumentar a vida do produto. Dentre as inúmeras alternativas possíveis, destacam-se a alteração de material e utilização de tratamento térmico no garfo. / The necessary development of a product capable of reaching the imposed requirements in accordance with reference standard AS-2213 (1984) and the lack of a project routine for the component called Towing Hitch Fork motivated this research. Thus, this research presents as its main goal, the study of fatigue and life predictions of forged fork of the automatic coupling device used in tractor vehicles and trailers. To perform the static analysis through finite elements method, it was necessary to determine all contour conditions which represent the features of product certification tests. After preliminary results have been obtained, the S-N analysis has been performed, showing the fatigue life predictions in the critical regions of the component, where some alternatives aiming at increasing the product life were considered. Among the several alternatives, it is possible to highlight the material changes and the use of thermal treatment in the component.

A elaboração de projetos de chassi para semirreboques exige a compilação de fatores primordiais à sua aceitação, como atender a requisitos normativos, adequar-se a legislações de trânsito vigentes, conciliar anseios de transportadores e responder adequadamente às excitações das estradas por onde estes irão trafegar. A junção destes requisitos de entrada, geralmente, resulta em limitações estruturais ao semirreboque, neste trabalho destaca-se o fator da restrição geométrica oriunda do sistema de acoplamento da unidade tracionada com a unidade tratora. Esta condição de contorno gera uma região crítica na longarina do semirreboque, suscetível a falhas, que passam por deformações plásticas a trincas transversais que inutilizam o equipamento. O objetivo deste trabalho é estudar o comportamento estrutural do chassi de um semirreboque carregado, segundo legislação vigente, submetido a manobras direcionais relacionadas às dinâmicas lateral e vertical, a fim de avaliar os níveis de tensão atuante frente aos carregamentos impostos. Para isso desenvolve-se uma metodologia de avaliação baseada em acelerações e tensões em pontos específicos do chassi. A sistemática compreende uma análise dinâmica virtual, uma análise estrutural via método dos elementos finitos e uma instrumentação experimental do semirreboque, a fim de calibrar os modelos virtuais. Obtiveram-se resultados de aceleração e deslocamentos para os três tipos de manobra, double lane change, para velocidades de 50, 60 e 70 km/h, costela de vaca, para velocidades 10, 20 e 30 km/h e o slalom para velocidades de 30 e 40 km/h. Os resultados demonstram que, para um carregamento adequado, todas as manobras imprimem níveis de exigência compatíveis com a estrutura proposta. / The project evaluation for a cargo road equipment chassis requires the compilation of key factors to its acceptance as meet regulatory requirements, as adapt to existing traffic laws, reconciling aspirations of carriers and respond adequately the roads excitations of the through where they will travel. The combination of these entry requisites usually results in structural limitations on the semi-trailer, thus this work highlights the geometric restriction which arises from the coupling between the tractor and pulled units. This boundary condition creates a critical region in the road equipment stringer, susceptible to failures, which goes though plastic deformation and transverse cracks that may disenable the equipment. This study aims to investigate the chassis’s structural behavior of a loaded semi-trailer, following the current legislation, submitted to directional maneuvers related the lateral and vertical dynamic in order to evaluate the stress levels acting due to the imposed loads. Therefore, an evaluation methodology based on accelerations and stresses on specific points on the chassis has been developed. The systematic comprises a virtual dynamic analysis, a structural analysis by finite element method and an experimental instrumentation of the semi-trailer in order to calibrate the virtual models. Results were obtained for displacement and acceleration for three kind’s maneuvers, double lane change to speeds of 50, 60 and 70 km/h, cow ribs to speeds 10, 20 and 30 km/h and for slalom speeds of 30 and 40 km/h. The Results shows for a proper loading, all maneuvers show stringency levels consistent with the proposed structure.

Neste trabalho é desenvolvida uma metodologia de projeto para identificar as regiões críticas da estrutura de um reboque de linha leve sendo tracionado em pavimentos do tipo rodovia de baixa qualidade e estrada secundária de muito baixa qualidade. Para tanto, são levantados alguns dados experimentais da estrutura, necessários para a aproximação e simulação dinâmica de um modelo simplificado. A excitação da base é realizada por atuadores que simulam as oscilações verticais de um perfil de estrada, a qual é definida de acordo com os estudos realizados por Dodds e Robson (1973). Isto permite a determinação de um histórico de carregamentos das regiões da estrutura do chassi sob a ação das molas da suspensão. Em seguida, é gerado um modelo estrutural simplificado do reboque em elementos finitos, chamado de global, no qual são determinadas as regiões sob ação das maiores tensões. Tendo identificada a região mais crítica da estrutura, é criado um modelo local desta parte, onde se pode observar a distribuição de tensões com mais detalhe, permitindo a identificação dos pontos de concentração de tensões. Desta forma, com a aplicação do método de análise global-local é possível a obtenção de resultados detalhados quanto aos esforços da estrutura com um menor custo computacional. / This work develops a project methodology in order to identify high stress zones on a light trailer structure in traffic through low quality roads and side roads. First, some experimental data are surveyed from the trailer structure, which are necessaries for the dynamics approximation and simulation of the simplified model. Linear actuators under the tires performing vertical oscillations of the road profile simulate base excitation that is defined by studies of Dodds and Robson (1973). It permits to determinate loads on chassis regions under the action of the suspension springs. After, a simplified finite element model of the trailer, called global, is created in order to determine regions with the highest stress. When this region is identified, a local finite element model is created in order to observe the stress distribution more detailed and enabling the identification of stress concentration points. In this way, it is possible to obtain detailed results of the structure stress applying global-local analysis with reduced computational costs.

No presente trabalho apresenta-se um estudo de caso com auxílio de uma metodologia sistemática para aplicação de métodos estruturados ao desenvolvimento de novos produtos em uma indústria do ramo de implementos rodoviários. Considerando os implementos rodoviários como produtos industriais, pretende-se trabalhar as formas e processos de criação e aperfeiçoamento na geração de idéias e busca por soluções até a fase do projeto final de um novo produto. Também, foram considerados os processos de fabricação, modelamento do produto, e análises estruturais numéricas, que são ferramentas de auxílio na otimização do produto final. Paralelamente, foram consideradas as informações dos testes experimentais para auxiliar e validar as análises estruturais numéricas, contribuindo desta forma para o aperfeiçoamento de requisitos na fase do projeto de produto, antes de sua fabricação e lançamento no mercado. Assim, este estudo apresenta como foco o desenvolvimento de um semi-reboque para transporte de cana picada, com o intuito de exemplificar e aplicar de forma prática as ferramentas estudadas e seus respectivos usos no produto em questão. Os testes de campo foram instrumentados com sensores extensométricos resistivos para coleta de dados de níveis de tensão e posterior comparação com as análises numéricas. Os dados do produto, na fase de testes experimentais, foram obtidos em condições reais de trabalho junto a uma usina do setor sucro alcooleiro. Finalmente, considerando-se os resultados de desempenho do produto, semi-reboque rodotrem para transporte de cana picada, pode-se identificar que o uso de uma metodologia de referência para o desenvolvimento de produto, apoiada por ferramentas de análise estrutural, com testes de campo instrumentados, são confiáveis e úteis aos profissionais da engenharia de projeto e manufatura. / In this paper work, a case study using a systematic methodology is presented to apply structured methods for designing new products in an industry of road implements field. Considering the road implements as industrial products, it is intended to deal with forms and processes of developing ideas and improving the generating of ideas and quest of solutions until the final phase project of a new product. The manufacturing process will also be taken into consideration, besides the modeling of the product and numerical structural analysis which are tools to help optimize the final product. In addition, will be taken in considerations the information of experimental tests to avail and validate the numerical structural analysis, and through it contribute to the improvement of requirements during the design of the product before its manufacture and market launch. This study presents the development of a semi-trailer to transport chopped sugar cane, with the purpose of exemplify and put on practice the tools which are studied and their uses applied in the product concerned. The field tests were instrumented with strain gage sensors to collect data on tension levels for later comparison to numerical analysis. This way, it is expected to have reliable data as the product will operate in a plant following through real work situations during these experimental tests. Finally, considering the results of product performance - road train semi-trailer to transport chopped sugar cane - can be identified in this study that the use of a method of reference to product development, supported by structural analysis tools, and instrumented field tests are reliable and extremely useful to the professional activities of design and manufacturing engineering.

No presente trabalho apresenta-se um estudo de caso com auxílio de uma metodologia sistemática para aplicação de métodos estruturados ao desenvolvimento de novos produtos em uma indústria do ramo de implementos rodoviários. Considerando os implementos rodoviários como produtos industriais, pretende-se trabalhar as formas e processos de criação e aperfeiçoamento na geração de idéias e busca por soluções até a fase do projeto final de um novo produto. Também, foram considerados os processos de fabricação, modelamento do produto, e análises estruturais numéricas, que são ferramentas de auxílio na otimização do produto final. Paralelamente, foram consideradas as informações dos testes experimentais para auxiliar e validar as análises estruturais numéricas, contribuindo desta forma para o aperfeiçoamento de requisitos na fase do projeto de produto, antes de sua fabricação e lançamento no mercado. Assim, este estudo apresenta como foco o desenvolvimento de um semi-reboque para transporte de cana picada, com o intuito de exemplificar e aplicar de forma prática as ferramentas estudadas e seus respectivos usos no produto em questão. Os testes de campo foram instrumentados com sensores extensométricos resistivos para coleta de dados de níveis de tensão e posterior comparação com as análises numéricas. Os dados do produto, na fase de testes experimentais, foram obtidos em condições reais de trabalho junto a uma usina do setor sucro alcooleiro. Finalmente, considerando-se os resultados de desempenho do produto, semi-reboque rodotrem para transporte de cana picada, pode-se identificar que o uso de uma metodologia de referência para o desenvolvimento de produto, apoiada por ferramentas de análise estrutural, com testes de campo instrumentados, são confiáveis e úteis aos profissionais da engenharia de projeto e manufatura. / In this paper work, a case study using a systematic methodology is presented to apply structured methods for designing new products in an industry of road implements field. Considering the road implements as industrial products, it is intended to deal with forms and processes of developing ideas and improving the generating of ideas and quest of solutions until the final phase project of a new product. The manufacturing process will also be taken into consideration, besides the modeling of the product and numerical structural analysis which are tools to help optimize the final product. In addition, will be taken in considerations the information of experimental tests to avail and validate the numerical structural analysis, and through it contribute to the improvement of requirements during the design of the product before its manufacture and market launch. This study presents the development of a semi-trailer to transport chopped sugar cane, with the purpose of exemplify and put on practice the tools which are studied and their uses applied in the product concerned. The field tests were instrumented with strain gage sensors to collect data on tension levels for later comparison to numerical analysis. This way, it is expected to have reliable data as the product will operate in a plant following through real work situations during these experimental tests. Finally, considering the results of product performance - road train semi-trailer to transport chopped sugar cane - can be identified in this study that the use of a method of reference to product development, supported by structural analysis tools, and instrumented field tests are reliable and extremely useful to the professional activities of design and manufacturing engineering.

Neste trabalho é desenvolvida uma metodologia de projeto para identificar as regiões críticas da estrutura de um reboque de linha leve sendo tracionado em pavimentos do tipo rodovia de baixa qualidade e estrada secundária de muito baixa qualidade. Para tanto, são levantados alguns dados experimentais da estrutura, necessários para a aproximação e simulação dinâmica de um modelo simplificado. A excitação da base é realizada por atuadores que simulam as oscilações verticais de um perfil de estrada, a qual é definida de acordo com os estudos realizados por Dodds e Robson (1973). Isto permite a determinação de um histórico de carregamentos das regiões da estrutura do chassi sob a ação das molas da suspensão. Em seguida, é gerado um modelo estrutural simplificado do reboque em elementos finitos, chamado de global, no qual são determinadas as regiões sob ação das maiores tensões. Tendo identificada a região mais crítica da estrutura, é criado um modelo local desta parte, onde se pode observar a distribuição de tensões com mais detalhe, permitindo a identificação dos pontos de concentração de tensões. Desta forma, com a aplicação do método de análise global-local é possível a obtenção de resultados detalhados quanto aos esforços da estrutura com um menor custo computacional. / This work develops a project methodology in order to identify high stress zones on a light trailer structure in traffic through low quality roads and side roads. First, some experimental data are surveyed from the trailer structure, which are necessaries for the dynamics approximation and simulation of the simplified model. Linear actuators under the tires performing vertical oscillations of the road profile simulate base excitation that is defined by studies of Dodds and Robson (1973). It permits to determinate loads on chassis regions under the action of the suspension springs. After, a simplified finite element model of the trailer, called global, is created in order to determine regions with the highest stress. When this region is identified, a local finite element model is created in order to observe the stress distribution more detailed and enabling the identification of stress concentration points. In this way, it is possible to obtain detailed results of the structure stress applying global-local analysis with reduced computational costs.