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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-3936-7577
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Otimização estrutural de um triciclo adaptado para Frame Running (PETRA) projetado com modelagem paramétrica
Alternate title (s): Structural optimization of an adapted tricycle for Frame Running (PETRA) designed with parametric modeling
Author: Santos, Frederico Sousa
First Advisor: Araújo, Cleudmar Amaral de
First coorientator: Braga, Juliana Cardoso
First member of the Committee: Silva, Sidney Nicodemos
Second member of the Committee: Gonçalves, Rogério Sales
Summary: O Frame Running (PETRA) é uma modalidade do paratletismo voltada para atletas com Paralisia Cerebral que utiliza em sua prática um equipamento semelhante a um triciclo, porém, no lugar de utilizar um sistema de pedais, os atletas se propulsionam com os próprios pés ao longo da pista. Esse esporte adaptado se encontra em fase de implementação no Brasil e, nesse contexto de difusão do esporte, representantes do Comitê Paralímpico Brasileiro entraram em contato com o Laboratório de Projetos Mecânicos Prof. Henner A. Gomide (LPM) e com o Centro Brasileiro de Referência em inovações Tecnológicas para Esportes Paralímpicos (CINTESP.Br) alegando que um dos modelos atualmente utilizado para iniciação ao esporte apresentava constantes quebras e instabilidade durante as corridas. Dessa forma, foi desenhado um modelo CAD da estrutura de referência e realizado simulações estruturais por meio do método de elementos finitos para investigação das causas dos problemas informados. Os resultados apontaram que a estrutura não estava de fato bem projetada e os pontos críticos coincidiram com os relatos de quebra. Em seguida, uma nova geometria totalmente parametrizada foi proposta e simulada em comparativo com a atual, implementando uma rotina de otimização com objetivo de redução de peso e aumento da resistência do equipamento, garantindo melhora na performance e segurança dos atletas. Por fim, um protótipo foi fabricado e testes de usabilidades com atletas da modalidade foram realizados para validação do projeto em ambiente relevante. Os principais resultados obtidos foram uma significante melhoria na ordem de 70% nos níveis de tensão e deformação da estrutura em comparativo com a estrutura de referência e, na prática, a nova estrutura permitiu melhor desempenho resultando na melhora nos tempos de corridas dos atletas avaliados.
Abstract: Frame Running (PETRA) is a para-athletics practiced by athletes with Cerebral Palsy. It involves using a tricycle-like equipment but instead of using a pedal system, athletes propel themselves with their feet along the track. This adapted sport still in the implementation phase in Brazil and in the context of sport dissemination, representatives from the Brazilian Paralympic Committee contacted the Professor Henner A. Gomide Mechanical Projects Laboratory (LPM) and the Brazilian Center of Reference in Technological Innovations for Paralympic Sports (CINTESP.Br), claiming that one of the models currently used for sport initiation presented constant breakages and instability during races. Thus, a CAD model of the current frame was built, and structural simulations were performed using the finite element method to investigate the causes of the reported problems. Results indicated that the frame was inadequately designed, and critical points coincided with reported breakages. Subsequently, a fully parameterized new geometry was proposed and compared with the current model through simulation, implementing an optimization routine to reduce weight and increase equipment resistance, thereby enhancing athlete performance and safety. Finally, a prototype was manufactured, and usability tests with athletes were performed to validate the project in a relevant environment. Key findings included a significant 70% improvement in stress and deformation levels compared to the reference structure, translating into enhanced race times for the evaluated athletes.
Keywords: Frame Running
PETRA
Esporte Adaptado
Biomecânica
Método dos Elementos Finitos
Otimização Estrutural
Adapted sports
Biomechanics
Finite Element Method
Structural optimization
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROJETOS DE MAQUINAS::METODOS DE SINTESE E OTIMIZACAO APLICADOS AO PROJETO MECANICO
Subject: Engenharia mecânica
Esportes para pessoas com deficiência
Atletismo - Pessoas com deficiência física
Triciclos - Pessoas com deficiência física
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: SANTOS, Frederico Sousa. Otimização estrutural de um triciclo adaptado para Frame Running (PETRA) projetado com modelagem paramétrica. 2024. 100 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.322.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.322
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43305
Date of defense: 31-Jan-2024
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.
ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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