Análise estática de uma algema de camionete

Abstract

Este trabalho apresenta a análise estrutural de uma algema da suspensão traseira de uma camionete Chevrolet D20 utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF), com o objetivo de avaliar seu comportamento sob carregamentos estáticos nominal e de sobrecarga. Inicialmente, são abordados conceitos de dinâmica veicular, siste mas de suspensão e fundamentos do MEF. Em seguida, foi realizada a modelagem tridimensional simplificada da algema no programa SolidWorks e posteriormente ex portada para o ANSYSMechanical, onde foram definidas as propriedades do material, condições de contorno e malha refinada. As simulações numéricas permitiram ana lisar a distribuição de tensões equivalentes de von Mises, os deslocamentos totais da estrutura e o fator de segurança do componente. Os resultados indicaram tensão máxima de 118,66 MPa e deslocamento máximo de 0,1265 mm na condição nominal, enquanto na condição de sobrecarga foram obtidos 127,41 MPa e 0,1358 mm, respec tivamente, representando aumentos de aproximadamente 7,4% na tensão máxima e 7,3% no deslocamento máximo em relação à condição nominal. A avaliação do fator de segurança resultou em valores de aproximadamente 2,11 para a condição nominal e 1,96 para a condição de sobrecarga, indicando que o componente permaneceu ope rando abaixo do limite de escoamento do material em ambas as situações analisadas. Observou-se que as maiores tensões ocorreram na região central da algema. Mesmo sob sobrecarga, os deslocamentos permaneceram inferiores a 0,14 mm, indicando elevada rigidez estrutural da peça. Dessa forma, o estudo demonstrou a eficiência do MEF na avaliação estrutural de componentes automotivos.

This study presents the structural analysis of a rear suspension shackle from a Chevrolet D20 pickup truck using the Finite Element Method (FEM), with the objective of evaluating its behavior under nominal static loading and overload conditions. Initially, concepts related to vehicle dynamics, suspension systems, and the fundamentals of the Finite Element Method are discussed. Subsequently, a simplified three-dimensional model of the shackle was developed in SolidWorks and then exported to ANSYS Mechanical, where the material properties, boundary conditions, and a refined mesh were defined. Numerical simulations were performed to analyze the distribution of von Mises equivalent stresses, the total structural displacements, and the component’s factor of safety. The results indicated a maximum stress of 118.66 MPa and a maximum displacement of 0.1265 mm under the nominal loading condition, while under the overload condition, the maximum stress and displacement reached 127.41 MPa and 0.1358 mm, respectively, representing increases of approximately 7.4% in maximum stress and 7.3% in maximum displacement compared to the nominal condition. The factor of safety evaluation yielded values of approximately 2.11 for the nominal condition and 1.96 for the overload condition, indicating that the component remained below the material’s yield strength in both analyzed scenarios. The highest stress concentrations were observed in the central region of the shackle. Even under overload conditions, the maximum displacement remained below 0.14 mm, demonstrating the component’s high structural stiffness. Therefore, the study demonstrated the effectiveness of the Finite Element Method in the structural assessment of automotive components.