RESUMO Em aplicações de engenharia e da indústria, eixos mecânicos estão constantemente sujeitos a esforços de flexão e, consequentemente, solicitados por tensões normais de flexão. Essas tensões são calculadas pela “fórmula da flexão”, que associa os esforços de flexão com os parâmetros geométricos do elemento solicitado. No entanto a aplicação dessa equação implica algumas restrições, que dificilmente são atendidas em situações reais. O presente trabalho avaliou e comparou a tensão de escoamento em tração e a tensão de flexão no limite da deformação elástica do material, obtidas através do ensaio de tração unidirecional e ensaio de flexão em três pontos, respectivamente. Para a obtenção da tensão de flexão no escoamento foi utilizada a “fórmula da flexão”, de modo a comparar uma situação “real” com uma situação “ideal” e a partir da análise comparativa entre as duas situações observaram-se as diferenças entre os resultados. Os ensaios mecânicos foram realizados em corpos de prova em diferentes condições metalurgicas dos aços SAE 1020 e SAE 1045, sendo essas condições: laminado a quente, trefilado a frio, temperado e revenido, e normalizado. Ao final dos ensaios e da análise dos resultados, foi possivel observar com clareza as diferenças no comportamento dos materiais quando submetidos a diferentes tratamentos térmicos e processos de fabricação. Contudo, a análise comparativa da tensão de escoamento obtida pelo ensaio de tração unidirecional em relação a tensão de flexão no escoamento obtida no ensaio de flexão três pontos indicou que, dependendo do tratamento térmico ou processo de fabricação em que o material foi submetido, existem diferenças significativas entre as tensões comparadas; que podem levar ao superdimensionamento de projetos mecânicos.

ABSTRACT In engineering and industry applications, mechanical shafts are constantly subjected to bending stresses and, consequently, required by normal bending stresses. These stresses are calculated by the “flexure formula”, which associates the bending efforts with the geometric parameters of the requested element. However, the application of this equation implies some restrictions, which are hardly met in real situations. The present work evaluated and compared the yield strength in traction and the maximum bending stress at the limit of the elastic deformation of the material, obtained through the unidirectional tensile test and bending test in three points, respectively. To obtain the maximum flexion tension was used the “flexure formula” to compare a “real” situation with an “ideal” situation, and from the comparative analysis between the two situations, the differences between the results were observed. The mechanical tests were carried out on specimens in different metallurgical conditions of SAE 1020 and SAE 1045 steels, being these conditions: hot rolled, cold drawn, quenched and tempered, and normalized. At the end of the tests and the analysis of the results, it was possible to clearly observe the differences in the behavior of the materials when subjected to different heat treatments and manufacturing processes. However, the comparative analysis of the yield stress obtained by the unidirectional tensile test in relation to the maximum bending stress obtained in the three-point bending test indicated that, depending on the heat treatment or manufacturing process to which the material was subjected, there are significant differences between the stresses compared; that can lead to over-dimensioning of mechanical designs.

ABSTRACT Continuous tunnel furnace has greater flexibility in heating and high productivity and it was becoming the best option for processing industrialized food products. The main objective of this work is the validation of the results from radiation models viewFactor and FVDOM. In his case, the software OpenFOAM® was used and one of its applications in the evaluation of net rate heat exchanges by radiation on the mat of a real continuous furnace. The geometry, operational conditions, mesh definition, initial and boundary conditions used in the model were obtained from literature data, technical manuals and operational furnaces found in food industries. The implementation and simulation of physical model, in the OpenFOAM® has several simplifying hypothesis highlighting air is treated as an ideal and incompressible, Newtonian and non-participant to the exchanges of heat by radiation; laminar flow viewFactor and FVDOM radiation models; pressure-velocity coupling algorithm SIMPLE. The results obtained were used to validate the radiation models through analytical results and also the convective heat flux. The orders of magnitude between radiation and convection turn it difficult to correctly evaluate the heat flux. Small fluctuations in temperature and velocity affect considerably and induce oscillations on the heat flux results. The viewFactor radiation model was more advantageous due to its greater simplicity and higher convergence velocity.

RESUMEN Los hornos continuos del tipo túnel, considerando su mayor flexibilidad en el calentamiento y su alta productividad, se transformaron en la mejor opción para el procesamiento de productos alimenticios industrializados. Los objetivos principales de este trabajo son la validación de los resultados de los modelos de radiación viewFactor y FVDOM del software OpenFOAM® y aplicación en la evaluación de las tasas de transferencia de calor por la radiación sobre la estera de un horno continuo alimenticio real. La geometría, condiciones operacionales, definiciones de la malla y condiciones iniciales y de contorno utilizados en la construcción del modelo fueron obtenidos a partir de datos de la literatura, manuales técnicos y hornos operacionales encontrados en las industrias alimenticias. En la construcción del modelo físico, implementación y simulación en el OpenFOAM®, diversas hipótesis simplificadoras fueron levantadas - el aire como un gas ideal, incompresible, newtoniano y no participante a los cambios radiantes; vaciamiento laminar; utilización de las ecuaciones de la continuidad, del balance de los momentos, de la energía y los modelos de radiación viewFactor y FVDOM; algoritmo del acoplamiento presión-velocidad SIMPLE, etc. De los resultados obtenidos, se destacan la validación de los modelos de radiación a través de resultados analíticos y también el flujo de calor por convección sobre la estera poco significativo en comparación a los efectos de la radiación. La discrepancia entre las órdenes de grandeza de la radiación y convección hace difícil la correcta evaluación de la última, especialmente porque pequeñas oscilaciones en la temperatura y velocidad afectan considerablemente e inducen a oscilaciones en su comportamiento. El modelo de radiación viewFactor se mostró más ventajoso debido a su mayor simplicidad y mayor velocidad de convergencia de la solución.