SIMULAÇÃO ESTRUTURAL COM CAE DE UM DISCO DE FREIO PARA VEÍCULO OFF-ROAD TIPO BAJA

Luís Eduardo Kaufmann, Fernando Sansone de Carvalho, Flávio Thier, Jonas Álvaro Kaercher, Lucas Adriano Bauer, Leonardo Nagel de Carvalho, Arthur Gassen Geller, Pedro Arthur Rossa da Silva, Arthur Frantz Machado, Vinicius Henrique Schultz

Resumo


A Equipe Baja de Galpão é um projeto de extensão da Universidade de Santa Cruz do Sul, que gerencia, projeta, constrói, testa e promove um veículo off-road do tipo Baja, com o propósito de ser posto em competições estudantis promovidas pela SAE BRASIL (Society of Automotive Engineers). O foco não está somente nas competições, mas também na construção de conhecimento por parte de quem participa do projeto de extensão, ou seja, a equipe sempre está em busca de um aprimoramento contínuo, baseado em estudos técnicos, melhorias de projeto e uma gestão bem estruturada, que resultará em melhores níveis nos âmbitos competitivos, contribuindo para propagandear o nome da universidade e a formação de engenheiros. A equipe é subdividida em seis subsistemas: suspensão, powertrain, design, elétrica, cálculo estrutural e freio. Esse último é responsável por garantir que o veículo consiga parar quando for necessário. Para alcançar esse objetivo, é utilizado um sistema com pinça e disco de freio. A área de Cálculo e Validação Estrutural, por sua vez, é a responsável por garantir a integridade estrutural dos componentes que cada projetista desenvolveu. Um dos componentes mais críticos para o funcionamento do veículo são os discos de freio, os quais precisam ser estruturalmente calculados e validados para que não quebrem quando forem solicitados. Para encontrar as maiores tensões numa estrutura, são utilizados métodos analíticos para geometrias simples, enquanto para as complexas pode-se utilizar o método de elementos finitos, base dos softwares com tecnologia CAE. Como o disco de freio desenvolvido pela equipe possui uma geometria complexa, optou-se pela realização da análise numérica com CAE. Para isso, tiveram que ser determinadas as condições de contorno e as fixações do sistema. Após, teve que ser gerada uma malha, que faz a divisão da geometria em um número finito de elementos, e posteriormente, teve que ser feita a convergência da simulação, com melhoria progressiva na qualidade dessa malha. O disco simulado anteriormente, já fabricado e testado no veículo, apresentou trincas na estrutura, o que indicava erro nas condições de contorno previamente estabelecidas. Essas condições foram revisadas e as simulações foram refeitas, com resultados que indicaram a falha exatamente na posição real que ela ocorreu. Com as mesmas condições, foi simulado o novo disco desenvolvido pelo projetista de freio. O reforço projetado foi validado pois não apareceu na estrutura tensão superior ao limite de escoamento do material.




ISSN 2764-2135