Estudo numérico-experimental da rigidez torcional de um chassi Fórmula SAE

Abstract

A rigidez torcional do chassi de um veículo de competição Fórmula SAE é um dos parâmetros mais importantes na concepção de projeto da estrutura veicular. No quesito de performance veicular, o chassi deve ser o mais rígido possível, de tal forma que a resposta dinâmica do carro seja predominantemente função do comportamento das molas, amortecedores e barras anti-rolagem. Contudo, uma escolha deve ser realizada entre os parâmetros de massa e rigidez torcional ao longo do projeto, de tal forma que o protótipo não fique muito pesado e também não comprometa o funcionamento da suspensão. Assim sendo, esse trabalho tem como objetivo realizar um estudo numérico experi- mental da rigidez torcional de um chassi Fórmula SAE desenvolvido pela equipe Apuama Racing em 2019. A partir de modelos baseados no Método dos elementos finitos, a rigidez torcional foi obtida numericamente considerando a ausência e a presença do sistema de suspensão. Além disso, a validação da simulação numérica foi realizada por meio da exe- cução de um ensaio experimental cuja metodologia é apresentada ao longo do texto, onde os esforços nos elementos de suspensão aplicados durante o ensaio foram validados para os elementos de push rod e rear lower arm, apresentando um erro percentual máximo de 13,70%. Por fim, realizou-se uma comparação entre as estruturas manufaturadas pela equipe Apuama Racing desde o ano de 2015, de tal forma que a otimização do projeto fosse ava- liada. Como resultados, verificou-se a otimização no projeto do chassi em comparação aos anos anteriores, perceptível pela diminuição da massa e pelo incremento de rigidez torcional específica. Em relação ao chassi de 2019, houve uma redução percentual de massa de 32,36% e 25,58% e um incremento de rigidez torcional de 18,6% e 30,5% comparando-se com os chassis de 2015 e 2017, respectivamente. Os valores numéricos e experimentais de rigidez torcional apresentaram valores próximos para os carregamentos iniciais de menor magnitude, com um erro percentual máximo de 8,41%, mas para carregamentos maiores, devido a deformações nos elementos da bancada, apresentaram divergências relevantes.