Análise termo-mecânica de discos de freio para um veículo BAJA SAE

Abstract

Este trabalho propõe fazer uma análise do desempenho termomecânico de discos de freio de um veículo Baja SAE, através de simulações computacionais feitas em um software co- mercial de elementos finitos Abaqus/CAE, comparando o desempenho de dois materiais co- mumente aplicados em discos, AISI 1045 e AISI 420, e duas geometrias de discos que já foram utilizadas no protótipo. Primeiramente, buscou-se avaliar o desempenho das pastilhas de freio em uma bancada de testes, entretanto não foi possível correlacionar os dados de co- eficiente de atrito com a temperatura do disco. Mesmo assim, os dados obtidos nos ensaios foram utilizados como condições inicias das simulações térmicas para validação do modelo de geração de calor, em que aplica-se um fluxo de calor uniforme na área de fricção com as pastilhas. Pode-se concluir, comparando os resultados da simulação computacional com os obtidos com uma câmera térmica, que esta metodologia é uma boa aproximação para aná- lise de frenagens consecutivas. Desse modo, para as simulações termomecânicas, fez-se um acoplamento sequencial, em que para a simulação térmica considerou um caso crítico de 20 ciclos consecutivos de frenagem e para a análise estrutural a temperatura do disco na última fenagem e o esforço mecânico devido ao torque de frenagem. Comparando o desempenho dos materiais, percebeu-se um melhor desempenho para o aço 1045, visto que apresentou uma menor temperatura máxima e menor tensão equivalente de von Mises na região crítica do disco. Por fim, com o aço 1045 como material, pode-se comparar o desempenho das geometrias dos discos utilizadas no protótipo nos anos 2019 e 2020, em que o disco 2020 apresentou uma maior capacidade de dissipar o calor e uma menor tensão em sua região crítica.