Estudo da otimização topológica de uma válvula de admissão

dc.contributor.advisor-co1 Serra, Petteson Linniker Carvalho
dc.contributor.advisor-co1Lattes https://lattes.cnpq.br/8468037018783423pt_BR
dc.contributor.advisor1 Paiva, Guilherme Oliveira Ferraz de
dc.contributor.advisor1Lattes https://lattes.cnpq.br/1266353103001995 ID Lattes: 1266353103001995pt_BR
dc.creator Sá, Gabriel Santos de
dc.creator.Lattes https://lattes.cnpq.br/7351351071020542pt_BR
dc.date.accessioned 2026-03-11T14:27:56Z
dc.date.available 2026-03-11T14:27:56Z
dc.date.issued 2025
dc.description.abstract The automotive industry is constantly seeking solutions to increase the energy efficiency of internal combustion engines, with weight reduction of components being a crucial factor. This work aims to perform the topological optimization (TO) of an intake valve using the Finite Element Method (FEM) to reduce its mass without compromising structural integrity. The modeling and numerical simulations were developed in Ansys software, using the properties of 4Cr10Si2Mo steel. The optimization process analyzed different levels of mass retention, ranging from 80% to 20% of the original volume. The results demonstrated that the model with 25% mass retention was the most efficient, keeping stresses below the allowable stress of 22 MPa and providing a total mass reduction of 65.2% in the valve, resulting in a final part weighing 5,971 g. Additionally, modal analysis indicated natural frequencies between 0.174 Hz and 6,501 Hz, eliminating the risk of resonance with the motor’s operating frequency (50 Hz). Finally, economic analysis showed that the mass reduction provides a direct and proportional financial saving in the acquisition of raw materials, demonstrating an industrial potential to be explored with the optimized model.pt_BR
dc.description.resumo A indústria automotiva busca continuamente soluções para aumentar a eficiência energética de motores de combustão interna, sendo a redução de peso dos componentes um fator crucial. Este trabalho tem como objetivo realizar a otimização topológica (OT) de uma válvula de admissão, utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF) para reduzir sua massa sem comprometer a integridade estrutural. A modelagem e as simulações numéricas foram desenvolvidas no software Ansys, utilizando as propriedades do aço 4Cr10Si2Mo. O processo de otimização analisou diferentes níveis de retenção de massa, variando de 80% a 20% do volume original. Os resultados demonstraram que o modelo com retenção de 25% de massa foi o mais eficiente, mantendo as tensões abaixo da tensão admissível de 22 MPa e proporcionando uma redução total de massa de 65.2% na válvula, resultando em uma peça final de 5.971 g. Complementarmente, a análise modal indicou frequências naturais entre 0.174 Hz e 6.501 Hz, afastando o risco de ressonância com a frequência de operação do motor (50 Hz). Por fim, a análise econômica evidenciou que a redução de massa proporciona uma economia financeira direta e proporcional na aquisição de matéria-prima, mostrando um potencial industrial a ser explorado do modelo otimizado.pt_BR
dc.identifier.citation SÁ, Gabriel Santos de. Estudo da otimização topológica de uma válvula de admissão. Orientador: Guilherme Oliveira Ferraz de Paiva. 2025. 42 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí, Campus Teresina Central, 2025.pt_BR
dc.identifier.uri https://bia.ifpi.edu.br/jspui/handle/123456789/5372
dc.language porpt_BR
dc.publisher Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauípt_BR
dc.publisher.country Brasilpt_BR
dc.publisher.department Campus Teresina Centralpt_BR
dc.publisher.initials IFPIpt_BR
dc.rights Acesso Abertopt_BR
dc.subject Válvula de admissãopt_BR
dc.subject Otimização topológicapt_BR
dc.subject Método dos Elementos Finitospt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::MECANICA DOS CORPOS SOLIDOS, ELASTICOS E PLASTICOSpt_BR
dc.title Estudo da otimização topológica de uma válvula de admissãopt_BR
dc.type Trabalho de Conclusão de Cursopt_BR

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