ANÁLISE ESTRUTURAL DO VEÍCULO BAJA SAERESUMO

AUTOR PRINCIPAL:Alessander Specht Schmitz

E-MAIL:alessanderpf@hotmail.com

TRABALHO VINCULADO À BOLSA DE IC::Não

CO-AUTORES:.

ORIENTADOR:Márcio Walber

ÁREA:Ciências Exatas, da terra e engenharias

ÁREA DO CONHECIMENTO DO CNPQ:3.05.00.00-1

UNIVERSIDADE:Universidade de Passo Fundo

INTRODUÇÃO:O projeto Baja SAE é um programa estudantil da Sociedade de Engenheiros da Mobilidade (SAE Brasil), onde o projeto doveículo deve obedecer às regras impostas pela competição. Segundo o Regulamento Baja SAE Brasil, existem ângulos eespecificações de diâmetro e espessura dos tubos que são estabelecidos para o Roll Cage (estrutura), porém essasespecificações são dadas em forma de tolerâncias, podendo ser alteradas se comprovado por cálculos. Este trabalhoobjetiva a realização de análises estática e modal da estrutura do protótipo, com intenção de comprovar as alterações feitasem relação à norma e qualificar a estrutura para as rigorosas provas da competição.

METODOLOGIA:Para o projeto do Roll Cage optou-se por utilizar tubos de aço SAE 1020 em toda a estrutura. Porém, nos tubos (RRH,RHO, LFS, FBM, LC e FLC) assim chamados pelo regulamento, foi alterado o diâmetro e a sua espessura, de 25,4milímetros para 31,75 milímetros e 3,05 milímetros para 1,60 milímetros respectivamente. Onde foram submetidos acálculos de Inércia, com resultados positivos, aumentando cerca de 10% a inércia obtida com os novos tubos em relaçãoaos que o regulamento sugere, podendo assim seguir em frente com o projeto da estrutura. Todo o projeto foi modelado noSoftware SolidWorks 2012, então exportado para o Software Ansys Workbench 14, onde foram utilizados para adiscretização do modelo matemático 1.414.982 nós e 491.571 elementos do tipo SOLID 186, módulo de elasticidadelongitudinal de 210 GPa, coeficiente de Poisson de 0,3 e uma malha do tipo fina.

RESULTADOS E DISCUSSÕES:Para a análise estrutural estática foram aplicadas as seguintes condições de contorno, fixado nas três direções as quatromangas de eixo do carro, inserido o peso do motor 500N e do piloto 785N, e foram aplicadas forças de 1000N e 500N empontos estratégicos de máximos esforços. O maior valor de tensão encontrado ficou na faixa de 245,4 MPa na região defixação da bandeja inferior direita, valor inferior à tensão de escoamento do aço SAE 1020 que é 350 MPa. Para umentendimento do comportamento da estrutura do chassi e suspensão foi realizado o cálculo das frequências naturais devibração do veículo. Como condições de contorno da análise foram adicionadas fixações nas quatro mangas de eixo doBaja. Nesta análise não foram considerados os pesos do piloto e do motor. Os resultados das frequências obtidas são:Modo 1 = 29,17Hz; Modo 2 = 34,82Hz; Modo 3 = 54,44Hz; Modo 4 = 80,77Hz; Modo 5 = 102,69Hz e Modo 6 = 108,54Hz. Oprimeiro modo mostra um deslocamento na parte superior do chassi na direção X positiva, caracterizando uma flexão nestadireção. A deformada máxima é de 12,8mm. O primeiro modo tem como característica principal uma rotação em torno doeixo Z da parte superior do chassi. O segundo modo mostra um deslocamento da estrutura do chassi em torno do eixo X. Adeformada máxima é de 10,17mm. O segundo modo apresenta como característica principal flexão e torção da estrutura. Oterceiro modo mostra um deslocamento da parte superior do chassi na direção do eixo X nos dois sentidos, em torno doeixo Z. A deformada máxima é de 14,61mm. O terceiro modo apresenta como característica principal flexão e torção daestrutura. Os demais modos apresentam flexo-torção como característica predominante. Pelos valores obtidos na análisede modos e frequências observa-se que a modelagem é adequada para representação da estrutura.

CONCLUSÃO:Através do estudo de análise estrutural aplicada ao veículo, pode-se afirmar que foram obtidos excelentes resultados, poisna análise estática, observou-se que a máxima tensão obtida fica abaixo da tensão de escoamento do material e na análisemodal, os modos permitem visualizar planos de trabalho onde a estrutura se apresenta mais flexível.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:ALVES FILHO, Avelino. Elementos Finitos a base da Tecnologia CAE. 5. ed. 4. imp. São Paulo: Editora Érica, 2011.KIM, Nam-Ho. SANKAR, Bavani V. Introdução à Análise e ao Projeto em Elementos Finitos. Rio de Janeiro: Editora GEN,2011.SOUSA, H. J. Análise Estrutural do Veículo Terrestre Mini Baja Utilizando o Método dos Elementos Finitos, Trabalho deconclusão de curso apresentado à Universidade Estadual do Maranhão. UEMA, 2006.

Assinatura do aluno Assinatura do orientador