Atividade 4: Aplicar cargas

Nesta atividade, você aplica uma combinação de cargas estruturais e térmicas ao rotor do freio. Você

• Aplique uma pressão à face do furo do cubo para representar a carga mecânica causada por uma interferência (ajuste de contração) entre o eixo e o rotor.

• Adicione uma temperatura aplicada à mesma face de perfuração do cubo. Esta face está em contato com um eixo resfriado a água e, portanto, tem uma temperatura bem mantida.

• Aplique uma fonte de calor à face de contato da plataforma para representar o calor gerado pelo atrito durante o freio.

• Aplique uma carga de convecção a todas as faces que estão expostas ao ar ambiente, excluindo a face de contato da plataforma.

  Esta suposição é conservadora, porque ignora o resfriamento de ar que ocorre na parte da face de atrito que não está coberta pela plataforma de freio.

  

  Rebite rotor sem cargas (esquerda) e com cargas estruturais e térmicas (direita).

Pré-requisitos

• A atividade 3 foi concluída.

Passos

1. Aplique uma carga estrutural de 13,8 MPa à face do perfurado do cubo.

   

   1. Selecione (espaço de trabalho Simulação > guia Configuração > painel Cargas > Cargas estruturais) para abrir a caixa de diálogo Cargas estruturais.
   2. Na caixa de diálogo Cargas estruturais, defina o Tipo como Pressão.
   3. Selecione a face do furo no centro do cubo do rotor.
      
      
   4. Defina Magnitude como 13,8 MPa.
   5. Clique OK para aceitar o comando e fechar o diálogo.

2. Adicione carga térmica de 38 C à mesma face de perfuração do cubo.

   1. Selecione (espaço de trabalho Simulação > guia Setup > painel Cargas > Cargas térmicas) para abrir o diálogo Cargas térmicas.
   2. Na caixa de diálogo Cargas térmicas, defina o Tipo como Temperatura aplicada.
   3. Clique na face do furo do cubo no centro do rotor para selecioná-la como a face.
   4. Defina o Valor da temperatura como 38 C.
      
      
   5. Clique OK para aceitar o comando e fechar o diálogo Cargas Térmicas.

3. Aplique uma fonte de calor de 36500 W / (m^2 K) à face de contato da plataforma, em uma base por unidade de área.

   1. Selecione (espaço de trabalho Simulação > guia Configuração > painel Cargas > Cargas térmicas) para abrir a caixa de diálogo Cargas estruturais.
   2. Na caixa de diálogo Cargas térmicas, defina o Tipo como Fonte de calor.
   3. Selecione a face do rotor que está engajada pela plataforma de freio.
      
      
   4. Na caixa de diálogo Cargas térmicas, ative a opção Área da unidade. Você está especificando a fonte de calor por unidade de área, em vez da entrada de calor total.
   5. Clique no Alterar unidades de calor e selecione W / m^2 na lista suspensa adjacente.
   6. Defina o Valor da fonte de calor como 36500 W / (m^2 K). Este valor representa a entrada de calor médio ao longo do tempo para múltiplos ciclos de início/trecho/parada.
   7. Clique OK para aceitar os comandos e fechar o diálogo.

4. Aplique uma carga de convecção a todas as faces que estão expostas ao ar ambiente, excluindo a face de contato da plataforma. Comece selecionando todas as faces do rotor do freio e escolhendo Convecção na caixa de diálogo Cargas térmicas. Em seguida, desmarque as faces que estão isentas.

   1. Clique no ícone (espaço de trabalho Simulação > guia Configuração > painel Selecionar > Filtros de Seleção) e verifique se a opção Selecionar Até está ativada. Se não, clique na caixa de seleção para ativá-la.

      Observação: Esta opção deve estar ativada para selecionar faces na parte posterior que estejam ocultas da vista.

   2. Clique no (espaço de trabalho Simulação > guia Setup > painel Cargas > Cargas térmicas) para abrir o diálogo Cargas térmicas.
   3. Na caixa de diálogo Cargas térmicas, defina o Tipo como Convecção.
   4. Clique e arraste o mouse para desenhar uma janela de seleção que circunda todo o modelo do rotor. O diálogo Cargas Térmicas deve indicar que 93 Faces estão selecionadas.

      Nota: a face do furo do cubo é automaticamente excluída do conjunto de seleção porque já tem uma carga de temperatura.

      
      
      
   5. Desmarque as faces que não estão em contato com o ar. Lembre-se, os planos de simetria representam uma fatia através de partes sólidas do modelo completo:
      • A face de contato da plataforma de freio (onde a fonte de calor foi aplicada).
      • Duas faces no plano de simetria XZ.
      • Duas faces no plano de simetria YZ.
      • Oito faces no plano de simetria XY.

      O diálogo Cargas Térmicas deve indicar que 80 Faces estão selecionadas.

      

5. Aplique uma convecção de 190 W/(m^2 K) às 80 faces restantes, a uma temperatura ambiente de 25 C.

   1. Na caixa de diálogo Cargas térmicas, defina o Valor de convecção como 190 W/(m^2 K).

      Este valor leva em conta a rotação do rotor, que aumenta a velocidade do ar que flui sobre e através do rotor. O valor é significativamente maior do que o que seria razoável para convecção natural impulsionada apenas pela flutuabilidade.

   2. Altere o Valor da temperatura para 25 C.
      
      
   3. Clique OK para aplicar os comandos e fechar o diálogo.
   4. Clique no Vista inicial para restaurar a vista isométrica padrão do modelo.

Resumo da atividade 4

Nesta atividade, você

• Foi aplicada uma pressão à face do furo do cubo para representar a carga mecânica causada por uma interferência (ajuste de contração) entre o eixo e o rotor.
• Adicionada uma temperatura aplicada à mesma face de perfuração do cubo, que está em contato com um eixo resfriado a água.
• Aplicada uma fonte de calor à face de contato da plataforma para representar o calor gerado pelo atrito durante o freio.
• Foi aplicada uma carga de convecção a todas as faces expostas ao ar ambiente, excluindo a face de contato da plataforma.