Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32504
Registro completo de metadados
Campo DCValorIdioma
dc.creatorHartmann, Ricardo Augusto Terui-
dc.date.accessioned2023-09-26T18:26:09Z-
dc.date.available2023-09-26T18:26:09Z-
dc.date.issued2023-06-27-
dc.identifier.citationHARTMANN, Ricardo Augusto Terui. Otimização híbrida por estruturas celulares de rolos de correias transportadoras. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32504-
dc.description.abstractConveyor belt systems are responsible for moving bulk materials in several sectors of economy around the world. The correct application and maintenance of these equipment is extremely important to guarantee the continuous operation and supply of the materials they transport. Any downtime can represent a large amount of lost revenue and influence the rest of the supply chain. In this way, the optimized design of these structures with the objective of reducing mass can bring benefits of lower energy consumption for moving the system and easier maintenance and replacement of rolls. Standards from governmental institutes and industrial associations present guides and constructive references for conveyor belts and their components However, there are still some gaps and unexplored situations. The recent advancement of additive manufacturing technology has provided design freedom, previously limited by production processes. Recent studies present the optimization of rolls, a fundamental part of the mechanical functioning of the conveyor belt system. New geometries and materials were suggested. Within this context is inserted the present work, which proposes a hybrid optimization of the design of a polymeric central roll for a carrying idler, considering dimensional parameters of this component (tube and shaft) and the topology by cellular structure (lattice type structure) of the tube. Due to the high computational time required to carry out a direct optimization of the lattice structure, metamodeling based on the Kriging method is used. Which is optimized through the Globalized Bounded Nelder-Mead (GBNM) algorithm and an iterative metamodel refinement process. The optimization problem is defined as the minimization of a combined function of the mass and the compliance of the system, subject to the constraints of the bearing misalignment angle and the allowable stress of the roller tube. Compared to results obtained through parametric optimization, hybrid optimization brought a 10% greater reduction in the roll mass. The mass reduction obtained from this methodology, applied to a constructive type of roller used to transport ore, was 46.3% compared to the initial project.pt_BR
dc.description.sponsorshipConselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/pt_BR
dc.subjectCorreias transportadoraspt_BR
dc.subjectOtimização estruturalpt_BR
dc.subjectManufatura aditivapt_BR
dc.subjectEngenharia de protótipospt_BR
dc.subjectSimulação (Computadores)pt_BR
dc.subjectConveyor beltspt_BR
dc.subjectStructural optimizationpt_BR
dc.subjectAdditive manufacturingpt_BR
dc.subjectPrototypes, Engineeringpt_BR
dc.subjectComputer simulationpt_BR
dc.titleOtimização híbrida por estruturas celulares de rolos de correias transportadoraspt_BR
dc.title.alternativeHybrid optimization of conveyor belt rollers using cellular structurespt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoSistemas de correias (ou esteiras) transportadoras são responsáveis pelo transporte e movimentação de materiais a granel em diversos setores da economia ao redor do mundo. A correta aplicação e manutenção desses equipamentos é de extrema importância para garantir o funcionamento e o abastecimento contínuo dos materiais que eles transportam. Qualquer parada de funcionamento pode representar uma grande quantia de perdas em faturamento e influenciar o restante da cadeia de suprimentos. Deste modo, o projeto otimizado dessas estruturas com o objetivo da redução de massa pode trazer benefícios, como menor consumo de energia e a facilitação da manutenção e troca dos rolos. Normas de institutos governamentais e de associações industriais apresentam guias e referências construtivas para as correias transportadoras e seus componentes. No entanto, ainda existem algumas lacunas e situações inexploradas. O recente avanço da tecnologia de manufatura aditiva ampliou as possibilidades de projeto, antes limitadas pelos processos produtivos tradicionais. Estudos recentes apresentam a otimização dos rolos, parte fundamental do funcionamento mecânico do sistema das correias transportadoras. Novas geometrias e materiais foram sugeridos. Neste contexto o presente trabalho propõe uma otimização híbrida do projeto de um rolo de carga polimérico, contemplando parâmetros dimensionais desse componente (tubo e eixo) e a topologia por estrutura celular (estrutura tipo lattice) do tubo. Devido ao alto tempo computacional demandado para a realização de uma otimização direta da estrutura lattice, faz-se uso de metamodelagem baseada no método Kriging, sua otimização através do algoritmo Globalized Bounded Nelder-Mead (GBNM) e um processo iterativo de refino do metamodelo. O problema de otimização é definido como a minimização de uma função combinada da massa e da flexibilidade do sistema, sujeita às restrições do ângulo de desalinhamento dos mancais e da tensão admissível do tubo do rolete. Em comparação com resultados obtidos com a utilização da otimização paramétrica, a otimização híbrida trouxe uma redução 10% superior na massa do rolo. A redução de massa obtida a partir dessa metodologia, aplicada a um tipo construtivo de rolete utilizado para transporte de minério, foi de 46,3% em relação ao projeto inicial.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0009-0006-4098-1060pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0836552276890184pt_BR
dc.contributor.advisor1Luersen, Marco Antônio-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-3769-8815pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4815765372448868pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Javarez Junior, Laercio-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0002-9862-430Xpt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3954022446579684pt_BR
dc.contributor.referee1Silva, Ana Paula Carvalho da-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7311612508009533pt_BR
dc.contributor.referee2Silva, Carlos Henrique da-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-2897-4347pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/6218847264452522pt_BR
dc.contributor.referee3Sousa, Edson Antonio Capello-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0003-0613-1151pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/8934648262859482pt_BR
dc.contributor.referee4Luersen, Marco Antônio-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0002-3769-8815pt_BR
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/4815765372448868pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiaispt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICApt_BR
dc.subject.capesEngenharia Mecânicapt_BR
Aparece nas coleções:CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
otimizacaohibridaestruturascelulares.pdf4,28 MBAdobe PDFThumbnail
Visualizar/Abrir


Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons Creative Commons