Estudo de vida à fadiga de componentes estruturais para mini Baja

Abstract

O presente trabalho propõe uma análise de vida estimada à fadiga do chassi do veículo da categoria Baja SAE desenvolvido pela Equipe Piratas do Cerrado da Universidade de Brasília. A análise do protótipo será realizada utilizando simulações numéricas para identificar os pontos críticos, critérios de fadiga para determinar o dano ocasionado no veículo e o desenvolvimento de um sistema de aquisição de dados de deformação utilizando extensômetro de resistência elétrica. O histórico de deformação será utilizado para quantificar o dano sofrido pela gaiola do protótipo durante uma competição Baja SAE Brasil. O objetivo da análise será estimar a vida útil da estrutura do veículo e programar as revisões e troca do chassi. O tratamento dos dados foi realizado através de uma rotina computacional desenvolvida no software MatLab. Esta rotina se resume na aplicação do método de contagem de ciclos Rainflow, de critérios de falha por fadiga e do método de contagem de dano de Palmgren-Miner. Na rotina são abordados métodos de análise de fadiga utilizando as metodologias de deformação-vida e de tensão-vida. Ao final do projeto foram elaborados gráficos de dano por ciclo, onde o dano será analisado por diferentes critérios de falha. Para a metodologia tensão-vida o dano acumulado é analisado segundo Goodman, Gerber, ASME Elíptico e pela equação de Basquin sem a influência da tensão média. Na abordagem deformação-vida o dano será analisado segundo o critério de Coffin-Mason. ______________________________________________________________________ ABSTRACT

This work proposes a fatigue estimated life analysis on the Baja SAE vehicle chassis developed by the team “Piratas do Cerrado” of the University of Brasíia. The prototype analysis is performed using numerical simulations to identify the critical points, fatigue criteria to determine the damage caused to the vehicle and the development of a system for acquisition of deformation data using strain gage. The history of deformation will be used to quantify the damage suffered by the cage prototype during a competition Baja SAE Brazil. The objective of the analysis is to estimate the lifetime of the vehicle structure and schedule revisions and replacement of the chassis. The processing of data was conducted by a computational routine developed in the MatLab software. This routine is summarized in the application of Rainflow cycle counting method, the failure criteria for fatigue and Palmgren-Miner damage counting method. At routine are covered fatigue analysis methods using the methodologies of strain-life and stress-life. At the end of the project were drawn graphics of damage per cycle where the damage will be analyzed by different failure criteria. For stress-life approach the cumulative damage is analyzed according to Goodman, Gerber, ASME Elliptical and the Basquin equation without the influence of medium stress. In strain-life approach the damage will be considered at the discretion of Coffin-Mason.