Avaliação da rigidez torcional do chassi de um protótipo Baja SAE através do método de elementos finitos e de ensaio experimental

Abstract

The torsional stiffness of chassis is one of the most important properties of a vehicle's structure and therefore its measurement is important. For the first time, the torsional stiffness was considered on the design of a prototype Baja SAE of the team from UNESP - FEG, Equipe Piratas do Vale Bardahl. According to the team's opinion, the increase of stiffness on this prototype, called MB1114, made possible a great improvement in its performance during competitions. In this work, the experimental evaluation of the torsional stiffness from this prototype is performed, detailing the analysis of results, as well as, the hysteresis' effect, least-squares regression and uncertainty analysis. It also shows that it is possible to measure the torsional stiffness of chassis with a low experimental uncertainty without expending many resources. The test rig costed R$ 32,50 due the reuse of materials and the use of instrumentation already available on campus. Furthermore, it is simple to produce and can be easily stocked. Those features are important for Baja and Formula SAE teams. Lastly, the measured value is used to validate the finite element analysis performed by the team during this prototype's design, because similar studies will be performed for the new cars. After investigating the finite element analysis, one result 13,5% higher than the measured value was reached. This difference is believed to be occurred due the imperfections of the finite element model, in other words, for not been possible to simulate every phenomena present on the real model

A rigidez torcional do chassi é uma das propriedades de maior importância na estrutura de um veículo, assim, sua determinação é importante. Pela primeira vez, a rigidez torcional foi considerada no projeto de um protótipo Baja SAE da equipe da UNESP - FEG, Equipe Piratas do Vale Bardahl. Segundo a opinião da equipe, o aumento da rigidez desse protótipo, denominado de MB1114, possibilitou uma grande melhora no seu desempenho durante as competições. No presente trabalho, a avaliação experimental da rigidez torcional desse protótipo é realizada, detalhando a análise dos resultados, bem como o efeito da histerese, a regressão linear e incerteza experimental. Também mostra-se que é possível avaliar a rigidez torcional de um chassi com uma baixa incerteza experimental sem gastar muitos recursos. A bancada de teste utilizada custou R$ 32,50 devido ao reaproveitamento de materiais e à utilização da instrumentação já disponível no campus. Além disso, a bancada é simples de ser produzida e pode ser facilmente armazenada. Essas características são importantes para as equipes estudantis participantes das competições do Baja e Fórmula SAE. Por fim, o resultado experimental é utilizado para validar a análise por elementos finitos realizada pela equipe durante o desenvolvimento desse protótipo, pois estudos semelhantes serão realizados para os novos carros. Depois de investigar a análise por elementos finitos, obteve-se um resultado 13,5% maior do que o obtido experimental. Acredita-se que essa diferença seja ocasionada pelas imperfeições do modelo de elementos finitos, ou seja, por não ser possível simular todos fenômenos presente no modelo real