CÁLCULO E VALIDAÇÃO ESTRUTURAL APLICADO NO BG20 DA EQUIPE BAJA DE GALPÃO

Resumo

O sistema de cálculo e validação estrutural é responsável por desenvolver todas as estruturas do veículo off road tipo baja, partindo da gaiola de proteção até a pinça de freio, trabalhando em conjunto com projetistas dos demais sistemas, auxiliando no dimensionamento e desenvolvimento de novos componentes, no sentido de propiciar melhor funcionalidade, redução de massa e custo, sem prejudicar sua integridade. O projetista também deve seguir os feedbacks dos juízes e erros que aconteceram nas últimas competições, que devem ser analisados, discutidos e corrigidos. Para que um componente possa ser aprovado e aplicado no carro, ele é submetido a diferentes critérios, sendo eles resistência, estabilidade e durabilidade. Como o carro é submetido a diferentes situações durante as provas na competição, esses critérios devem ser seguidos, um componente deve resistir a condições severas, ter a durabilidade necessária para completar as provas e também a estabilidade, para que não prejudique sua funcionalidade. Em busca de atender a esses critérios, a equipe utiliza diferentes ferramentas, sempre buscando soluções simples, rápidas e eficientes,  os critérios de estabilidade e resistência podem ser cumpridos com equações básicas, ensinadas nas disciplinas do curso de engenharia mecânica. No entanto, nem todos os componentes tem geometrias simples, o que dificulta a aplicação dessas equações. O método dos elementos finitos é utilizado para representar melhor as geometrias complexas dos componentes usados no baja. Esse método consiste em discretizar um componente em partes menores, chamadas de elementos, que são conectados entre si por nós. Utilizando o conceito de rigidez, o software calcula tensão, deslocamento e deformação, com base nos carregamentos aplicados, dando uma resposta rápida, porém, não são exata, e podem existir erros nos resultados das equações de cálculo, o que exige um profundo conhecimento do projetista para julgar se sua análise está correta. Analisando durabilidade, a equipe deve definir um critério a ser seguido, ou seja, responder qual a durabilidade mínima que se espera para esse componente, dependendo, principalmente, do custo e da importância do deste, se sua falha pode prejudicar outros componentes. Componentes mais críticos devem ter prioridade nesse tipo de análise, considerando que peças de alumínio têm maior probabilidade de falhar em fadiga. Outro aspecto importante do sistema são os inputs e outputs necessários para o dimensionamento desses componentes. Ambos devem estar relacionados uns com os outros. Um input precipitado pode causar uma falha em componente e, por consequência, prejudicar a equipe na competição. Com a aplicação dessa metodologia, a equipe reduziu a massa do protótipo em 10 kg e o custo em R$ 1440.