Título: OTIMIZAÇÃO GEOMÉTRICA DE RODAS AUTOMOTIVAS POR ANÁLISE DE ELEMENTOS FINITOS

Título alternativo: GEOMETRIC OPTIMIZATION OF AUTOMOTIVE WHEELS BY FINITE ELEMENT ANALYSIS

Autoria de: Luís Gustavo Nunes de Almeida

Orientação de: Diogo Tubertini Maciel

Coorientação de: Carlos Eduardo Castilla Alvarez

Presidente da banca: Diogo Tubertini Maciel

Primeiro membro da banca: Carlos Eduardo Castilla Alvarez

Segundo membro da banca: Jackson Antonio Barbosa

Palavras-chaves: Roda automotiva, Método dos elementos finitos, Simulação, Análise Modal, Impacto vertical

Data da defesa: 05/12/2023

Semestre letivo da defesa: 2023-2

Data da versão final: 08/12/2023

Data da publicação: 08/12/2023

Referência: Almeida, L. G. N. d. OTIMIZAÇÃO GEOMÉTRICA DE RODAS AUTOMOTIVAS POR ANÁLISE DE ELEMENTOS FINITOS. 2023. 33 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2023.

Resumo: Nos últimos anos, o estudo e o desenvolvimento de veículos automotores têm se concentrado muito em questões de segurança, conforto e eficiência energética. De forma, especial o sistema rodapneu tem grande relevância nesta área de estudo, tendo como objetivo principal garantir segurança ao veículo. Desta forma, o presente estudo analisa e detalha o efeito dos diferentes tipos de cargas aplicadas ao sistema rodapneu. Além disso, foi possível verificar o fator de segurança e analisar as possíveis falhas por fadiga na roda automotiva, bem como os pontos de maiores deformações e deslocamentos. Com o intuito de alcançar os objetivos desejados, foi realizada uma abordagem utilizando softwares CAD (Projeto ou desenho assistido por computador) e CAE (Engenharia Auxiliada por Computador) para verificar o comportamento da roda automotiva, utilizando o Método dos Elementos Finitos (FEM). Na análise modal foram avaliados os quatro primeiros modos de vibração e suas respectivas frequências naturais. Para a análise de impacto vertical, foi aplicada uma força de 9kN no pneu, estando a roda fixada na região dos parafusos. Para realizar a análise de fadiga, foram estudados dois casos, sendo eles fadiga lateral e fadiga radial. Para o caso lateral, foi aplicada uma força de 1,5 kN na região dos parafusos através de um braço de alavanca e fixando a região da roda que estava em contato com pneu. Para o caso radial, foi aplicada uma força de 7,5 kN no centro da roda e fixando o pneu. Dessa maneira, todos os casos propostos foram obtidos resultados satisfatórios, a começar pelas frequências modais entre 350 e 610 Hz que se encontram fora da faixa de trabalho (37Hz). Em seguida, as análises de impacto vertical, fadiga lateral e fadiga radial com fator de segurança de 2,60, 2,66 e 1,76 respectivamente para os casos mais críticos, demonstrando a robustez e segurança da roda proposta.

Abstract: In recent years, research and development into motor vehicles has focused a great deal on issues of safety, comfort, and energy efficiency. In particular, the wheeltire system has great relevance in this area of research, with the main aim of ensuring vehicle safety. This research therefore analyzes and details the effect of different types of loads applied to the wheeltire system. In addition, it was possible to verify the safety factor and analyze possible fatigue failures in the automotive wheel, as well as the points of greatest deformation and displacement. In order to achieve the desired objectives, an approach using CAD (Computer Aided Design) and CAE (Computer Aided Engineering) software was carried out to verify the behavior of the automotive wheel, using the Finite Element Method (FEM). In the modal analysis, the first four vibration modes and their respective natural frequencies were evaluated. For the vertical impact analysis, a force of 9kN was applied to the tire, with the wheel fixed in the bolt region. To carry out the fatigue analysis, two cases were studied lateral fatigue and radial fatigue. For the lateral case, a force of 1.5 kN was applied to the bolt region using a lever arm and fixing the region of the wheel that was in contact with the tire. For the radial case, a force of 7.5 kN was applied to the center of the wheel and secured the tire. Satisfactory results were obtained for all the proposed cases, starting with the modal frequencies between 350 and 610 Hz, which are outside the working range (46Hz). This was followed by vertical impact, lateral fatigue, and radial fatigue analyses with a safety factor of 2.60, 2.66 and 1.76 respectively for the most critical cases, demonstrating the robustness and safety of the proposed wheel.

URI: sip.prg.ufla.br/publico/trabalhos_conclusao_curso/acessar_tcc_por_curso/
engenharia_mecanica/20232201610836

URI alternaviva: sem URI do Repositório Institucional da UFLA até o momento.

Curso: G032 - ENGENHARIA MECÂNICA (BACHARELADO)

Nome da editora: Universidade Federal de Lavras

Sigla da editora: UFLA

País da editora: Brasil

Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso

Nome da língua do conteúdo: Português

Código da língua do conteúdo: por

Licença de acesso: Acesso aberto

Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras

URI da licença: repositorio.ufla.br

Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br

Detentores dos direitos autorais: Luís Gustavo Nunes de Almeida e Universidade Federal de Lavras

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