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

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.