Causas de desenrolamento do engenheiro da Husker, soluções para afrouxamento de parafusos

6 minutos atrás · 3 min de leitura

Em 2011, um dos veículos aéreos não tripulados mais avançados da América caiu. Em 2013, um acidente de trem em Paris matou sete pessoas. E em 2016, um trem da Union Pacific descarrilou em Mosier, Oregon, derramando 42.000 galões de petróleo bruto.

Esses são apenas três exemplos dramáticos de como um dos fenômenos mais irritantes e pouco compreendidos da mecânica básica - o afrouxamento de parafusos com o tempo - pode causar estragos. Keegan Moore, da Universidade de Nebraska–Lincoln, está estudando como isso acontece e como pode ser evitado com uma doação de US$ 727.410 por cinco anos do Programa de Desenvolvimento de Carreira Inicial do Corpo Docente da National Science Foundation.

"Parafusos soltos não são apenas os culpados por catástrofes de alto perfil; eles são uma ameaça na vida cotidiana, desde equipamentos de playground e carros até implantes biomédicos e o Telescópio Espacial James Webb", disse Moore, professor assistente de engenharia mecânica e de materiais. .

Moore disse que, apesar da onipresença de parafusos e parafusos em infraestrutura de todos os tipos, pouco se sabe sobre como a dinâmica de uma estrutura pode influenciar seu afrouxamento durante a operação normal.

"O afrouxamento de parafusos e juntas tem sido estudado desde a Revolução Industrial porque tem sido um problema desde então", disse Moore.

Ele espera que sua pesquisa responda a algumas dessas perguntas. Ele se concentrará no afrouxamento rotacional, causado por vibrações nas estruturas.

As arruelas de pressão são a abordagem mais comum usada para evitar que os parafusos se soltem, mas em muitos casos são ineficazes ou até aumentam a taxa de afrouxamento. Outras abordagens, incluindo porcas de torque e o uso de duas porcas em um parafuso, parecem, na melhor das hipóteses, atrasar, e não impedir, o afrouxamento.

O projeto de Moore medirá as condições de contato da interface – as superfícies que o parafuso mantém juntas – usando câmeras digitais de alta velocidade que filmam a milhares de quadros por segundo. Ele acredita que as deformações medidas ao redor da cabeça do parafuso ou da porca podem ser mapeadas para as condições de contato dentro da interface ao redor do orifício do parafuso. Ele também produzirá estruturas de modelagem para reproduzir a dinâmica do afrouxamento e determinar como a dinâmica de uma estrutura influencia o afrouxamento dos parafusos.

“Espero que isso nos dê uma nova janela para o que está acontecendo na interface que nunca tivemos antes e seremos capazes de medir como isso muda a dinâmica à medida que o parafuso se solta e a estrutura treme”, disse Moore.

Um dos principais desafios é entender como um parafuso afrouxado pode ter impacto em outra parte da estrutura.

"Mudanças em um parafuso podem causar mudanças dramáticas em outros lugares... não apenas falha, mas mudanças na operação", disse ele.

Afrouxar parafusos é um aspecto da infraestrutura envelhecida dos Estados Unidos. Ele espera que sua pesquisa possa levar a uma manutenção preditiva que se concentre em áreas específicas com problemas prováveis, o que é mais eficiente do que tentar monitorar todos os parafusos.

Como acontece com todas as bolsas CARREIRA, a de Moore inclui um componente educacional. Ele planeja "gamificar" os cursos de dinâmica existentes em engenharia mecânica, desenvolvendo aprendizagem colaborativa, não competitiva, baseada em jogos e criar um laboratório de dinâmica de realidade virtual "para gerar entusiasmo e curiosidade na sala de aula e transformar o compartilhamento de ideias". Ele também planeja criar um novo curso de pós-graduação em aprendizagem baseada em jogos.

Os prêmios NSF CAREER apóiam o corpo docente pré-estabelecido que exemplifica o papel dos professores-acadêmicos por meio de pesquisas excelentes, educação excelente e integração de educação e pesquisa.