Publicação: Análise estrutural e modal de chassi de veículo Baja SAE utilizando o método dos elementos finitos
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CNPQ::ENGENHARIAS
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Resumo
O programa Baja SAE é uma competição internacional de engenharia em que alunos de graduação, organizados em equipes, projetam e constroem protótipo offroad para competir entre si. Nesse âmbito, os principais parâmetros avaliados pelo programa são a segurança e o desempenho do veículo. Uma das áreas principais para garantia de performance nesses parâmetros é o desenvolvimento do chassi, que é o principal sistema de proteção ao piloto além de ser responsável pelo suporte aos outros componentes do veículo. Nesse contexto, o presente trabalho teve como principal objetivo a validação do novo chassi da Equipe Cerrado Baja por meio da avaliação das tensões e deslocamentos em situações de impactos laterais, frontais e de capotamento utilizando o método dos elementos finitos (MEF). Além disso, realizar a análise dos modos de vibrar da estrutura, também utilizando o método dos elementos finitos, para identificação de possíveis ocorrências de ressonância entre as fontes de vibração e o chassi. Com o auxílio do método dos elementos finitos, foi possível otimizar o chassi inicial de maneira que, em caso de acontecimento real das análises realizadas, a gaiola atendesse aos requisitos técnicos especificados pela literatura, com deslocamentos menores que a distância mínima ao piloto, garantindo a validação da gaiola. A análise modal da estrutura otimizada demonstrou que as primeiras frequências naturais estão acima da faixa de frequência da principal fonte de excitação do veículo de maneira que situações de ressonância se tornam improváveis de acontecer.
Abstract
The Baja SAE program is an international engineering competition in which undergraduate students, organized into teams, design and build off-road prototypes to compete against each other. In this context, the program primarily evaluates the safety and performance of the vehicle. One of the key areas for ensuring performance in these parameters is the development of the chassis, which serves as the primary protection system for the driver and provides support for the vehicle's other components.In this context, the main objective of the present study was to validate the new chassis of the Baja Cerrado Team by assessing stresses and displacements under lateral, frontal, and rollover impact scenarios using the finite element method (FEM). Furthermore, a modal analysis of the structure was conducted, also employing the finite element method, to identify potential occurrences of resonance between vibration sources and the chassis.With the aid of the finite element method, it was possible to optimize the chassis so that, in real-life scenarios corresponding to the analyses performed, the roll cage meets the technical requirements specified in the literature, with displacements smaller than the minimum distance to the driver, thereby ensuring the validation of the roll cage. The modal analysis of the optmized structure demonstrated that the first natural frequencies are higher than the Frequency of the vehicle's main excitation source, making resonance scenarios unlikely to occur.
Palavras-chave
análise modal, análise estrutural, elementos finitos, Baja SAE., modal analysis, structural analysis, finite elements, Baja SAE.
Citação
SOUSA, Gabriel Henrique Teodoro. Análise estrutural e modal de chassi de veículo Baja SAE utilizando o método dos elementos finitos. 2025. 56 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025.
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