Análise estrutural e otimização aplicada a uma manga de eixo de um baja SAE

Abstract

A melhora na qualidade dos produtos, juntamente com o aumento do desempenho e diminuição dos custos de projeto são temas constantes na indústria automotiva. Diante disso desenvolveram-se diversas técnicas para análise e otimização do projeto de componentes mecânicos, sendo que uma delas é o método de elementos finitos (MEF). Esse trabalho tem como objetivo aplicar o MEF em uma manga de eixo do veículo Baja SAE com o programa comercial Ansys e, posteriormente, aplicar a ferramenta de otimização fornecida pelo próprio programa. Analisaram-se as tensões e os fatores de segurança para vida em fadiga do componente e aplicou-se a ferramenta de otimização paramétrica, onde obtiveram-se os valores ótimos para as variáveis em análise. A partir disso, gerou-se uma nova geometria, onde foi possível obter uma redução de 12,7% de massa, mantendo um fator de segurança de 3,45 para vida em fadiga.

Improvement in the product quality, along with the increase of performance and reduction of design costs are constant themes in the automotive industry, because of this it has been developed several techniques for analysis and optimization in the design of mechanical components, one of them is the method of finite elements (FEM). This work aims to apply the FEM in a steering knuckle of the SAE Baja vehicle using the commercial software Ansys and later apply the optimization tool provided by the software. Stresses and safety factors for fatigue life of the component were analyzed and the parametric optimization tool was applied, where the optimum values for the variables under analysis were obtained. From this results, a new geometry was generated, where it was possible to obtain a decrease of 12,7% of mass, maintaining a safety factor of 3,45 for fatigue life.