碳纤维扭矩吸收装置的有限元分析

Claudio Aparecido da Silva, Leandro Cardoso da Silva, Edson Cabral da Silva
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摘要

电池供电的电子紧固件广泛应用于车辆、机械和重型设备组装行业,这些行业使用最常见的连接方法之一--螺栓连接(借助螺母或部件上的螺纹孔用螺栓连接部件)。根据国际标准,在扭矩超过 10 牛米的枪式紧固件上安装扭矩吸收装置应该是可行的。本研究的目的是对钢及其合金制成的扭矩吸收装置进行减重研究,建议用碳纤维增强环氧树脂复合材料取代钢,因为螺纹连接需要的扭矩很大,即使使用其他装置帮助减轻操作员的负担,该装置也会导致操作重量过重。考虑到碳纤维增强环氧复合材料(CFRP)密度低、机械强度和刚度高,使用计算机辅助设计(CAD)软件创建了该装置的参数模型,然后对参数模型的结果进行了模拟和有限元分析(FEA)研究,从而确定了其机械强度。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
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Análise por elementos finitos em dispositivo de absorção de torque feito em fibra de carbono
 As apertadeiras eletrônicas a bateria, são amplamente utilizadas nas indústrias montadoras de veículos, máquinas e equipamentos pesados que utilizam como união um dos métodos mais comuns, juntas parafusadas (um parafuso para unir as partes com o auxílio de uma porca ou um furo roscado em um dos componentes). Exigindo elevados torques de aperto para se manter o conjunto fixo, com isso a um aumento na reação que o operador tem que absorver, conforme a normas internacionais, deve ser possível anexar dispositivos de absorção de torque em apertadeira tipo pistola com torque acima de 10 Nm. O objetivo desta pesquisa é a realizar o estudo de redução de massa do dispositivo de absorção de torque, desenvolvido em aço e suas ligas, será proposto a substituição do aço pelo compósito epóxi reforçado com fibra de carbono, pelo elevado torque exigido na união parafusada, o dispositivo acarretou em um peso excessivo para a operação, mesmo utilizando outros dispositivos para o auxílio de redução de esforços para o operador. A utilização do compósito epóxi reforçado com fibra de carbono (CFRP), visando a sua baixa densidade com a sua elevada resistência mecânica e rigidez, foi idealizado o modelo paramétrico do dispositivo com o auxílio de programa de desenho assistido por computador (CAD) e após realizado um estudo referente a simulação e análise por elementos finitos (FEA) dos resultados do modelo paramétrico, assim, definido a sua resistência mecânica.
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