Projeto, construção e avaliação do comportamento mecânico de um atenuador de impacto de um veículo fórmula SAE

Abstract

Este trabalho irá discutir sobre o projeto, construção e avaliação de um atenuador de impacto aplicado a um carro Fórmula SAE. De modo a contribuir com o entendimento do leitor, a competição automotiva Fórmula SAE foi apresentada em detalhes, juntamente com uma breve apresentação do conceito de um atenuador de impacto. Em seguida, foi realizada uma revisão da literatura buscando compreender o que foi desenvolvido dentro da mesma área de pesquisa até o presente momento. O projeto conceitual do atenuador foi obtido através do SolidWorks o qual possibilitou a construção do modelo físico, concebido em uma liga de alumínio com o formato de tronco de pirâmide. A liga de alumínio, composta por aproximadamente 97% Al, 1,7 - 2,4% de Mg e outros elementos, foi caracterizada utilizando as técnicas de espectroscopia por emissão óptica (OES) e energia dispersiva por emissão de raios X (EDS). Sua estrutura cristalina foi verificada através da técnica de difração de raios X e os valores de dureza e módulo de elasticidade através da microindentação instrumentada. Para a realização da caracterização mecânica da estrutura foi executado um ensaio de compressão quase estático, o qual retornou os valores da rigidez elástica, força máxima e média durante o ensaio, deformação máxima, coeficiente de impacto, energia total e específica absorvida pelo atenuador de impacto durante o ensaio. Por fim, foi realizada a análise da deformação plástica da estrutura através do vídeo do ensaio de compressão.

This work will discuss the design, construction and evaluation of an impact attenuator applied to a Formula SAE car. In order to contribute to the reader's understanding, the Formula SAE automotive competition was presented in detail, along with a brief introduction to the concept of an impact attenuator. Next, a review of the literature was carried out in order to understand what was developed within the same research area up to the present moment. The conceptual design of the attenuator was obtained through SolidWorks which enabled the construction of the physical model, designed in an aluminium alloy with the shape of a pyramid trunk. The aluminium alloy composed of approximately 97% Al, 1.7 - 2.4% Mg and other elements was characterized using optical emission spectroscopy (OES) and X-ray emission dispersive energy (EDS) techniques. Its crystalline structure was verified through X- ray emission spectroscopy and hardness and modulus of elasticity through instrumented microindentation. To perform the mechanical characterization of the structure, a quasi-static compression test was performed, which returned the values of elastic stiffness, maximum and average force during the test, maximum deformation, impact coefficient, total and specific energy absorbed by the impact attenuator During the test. Finally, the analysis of the plastic deformation of the structure was performed through the video of the compression test.