Análise estrutural por elementos finitos do chassi de um veículo Baja SAE

O Programa Baja SAE constitui-se de um projeto de abrangência internacional que promove competições estudantis para o desenvolvimento de veículos off-road capazes de operar em terrenos acidentados com pedras, lama e tronco de árvores. Nesse sentido, o chassi spaceframe deve ser projetado para suportar os pesos do piloto e dos subsistemas de transmissão e suspensão, além de resistir aos esforços provenientes de colisões e de obstáculos presentes nas provas dinâmicas. Dessa forma, as equipes devem utilizar em seu projeto um motor padrão de 4 tempos e de potência 10 hp, tendo em vista que o peso final do protótipo influencia diretamente na performance e integridade física do piloto. Sendo assim, o aperfeiçoamento da gaiola aumenta a competividade das equipes. Neste trabalho, o presente artigo objetiva avaliar o comportamento estrutural do protótipo 2020-2021 da equipe Serbaja UFS por meio de simulações computacionais pelo Método dos Elementos Finitos, verificando a integridade da estrutura do chassi quando submetido a diferentes impactos e vibrações. Com base nas velocidades de operação e nas solicitações externas, foi realizada uma análise estática linear do chassi para avaliar as tensões e deformações, bem como uma análise modal para identificar as frequências naturais e os modos de vibrar do chassi, evitando o fenômeno de ressonância em razão da frequência do motor ou de esforços de natureza harmônica provocados por obstáculos. A metodologia das análises estruturais se baseia na definição das restrições e dos carregamentos aplicados ao chassi em colisões frontais e laterais, capotamentos e cenários de torção. Para tal, as cargas calculadas permitem avaliar as tensões máximas pelo critério de falha de von Mises, verificando o comportamento mecânico da estrutura em zonas de concentração de tensão. Os resultados apontam que a estrutura do chassi sofre deformações menores que os limites estabelecidos pelo regulamento Baja SAE e permanece no regime elástico em cenários críticos, com coeficiente de segurança mínimo de 1,2. Portanto, a gaiola analisada cumpre com os requisitos de projeto e é capaz de suportar, com segurança, os esforços transmitidos.