Tanques altamente confiáveis projetados com auxílio de modelo matemático

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/08/2021

O modelo foi avaliado experimentalmente para testar tanques e válvulas de alta resistência. À direita, estrutura do material compósito.
[Imagem: Skoltech]

Tanques de compósitos

Um dos problemas mais significativos no projeto e na engenharia de estruturas é a falta de modelos matemáticos, verificados experimentalmente, que descrevam o comportamento de materiais compósitos de alta resistência quando esses materiais são usados para produzir produtos complexos.

Isso significa que você precisa fabricar o produto inteiro, em dimensão real, para ver se ele vai funcionar.

Engenheiros russos desenvolveram agora o modelo computacional de um material compósito termoplástico reforçado caoticamente por fibras curtas de vidro que é um dos mais promissores para a fabricação de várias estruturas, incluindo tanques de armazenamento para transporte de produtos químicos e combustíveis.

Uma das dificuldades é que esses materiais avançados, quando testados em amostras de laboratório, tipicamente apresentam respostas não-lineares, o que exige que cada produto final precise ser testado para se avaliar como o material se comportará durante os estresses naturais do uso - durante o carregamento e descarregamento, principalmente.

"O modelo que desenvolvemos permite reduzir significativamente o conservadorismo dos cálculos de resistência no projeto e customização de estruturas, o que significa minimizar os custos de fabricação subsequentes, ao mesmo tempo cumprindo os requisitos de segurança e qualidade necessários," disse o professor Ivan Sergeichev, do Instituto Skolkovo de Ciência e Tecnologia.

Ensaios virtuais

A eficácia e a aplicabilidade do novo modelo, desenvolvido no software de simulação Abaqus, foram demonstradas experimentalmente no projeto e testes de resistência de válvulas e tanques para transporte rodoviário, ferroviário e marítimo de substâncias químicas.

Os resultados obtidos indicam que os modelos matemáticos do comportamento dos materiais compósitos podem ser usados para a realização de "testes virtuais" das estruturas, em substituição aos caros testes em escala real.

Os testes virtuais permitem que os engenheiros projetem e avaliem um número ilimitado de formatos e dimensões em muito pouco tempo - tudo é feito no computador -, além de garantir que os protótipos passarão nos testes de segurança.

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