Análise da resistência mecânica do undertray de um veículo formula SAE fabricado em material compósito.

Abstract

O presente trabalho realiza um estudo compreensivo sobre os materiais compósitos, como a caracterização teórico-experimental de um laminado de material compósito de fibra de vidro/epóxi, com gramaturas distintas, de 200 g/m2 e 460 g/m2, fabricado por laminação manual, além de análises numéricas em um undertray de um veículo formula SAE, a fim de determinar os esforços gerado pelas forças aerodinâmicas, como das respostas deste componente. Portanto, a análise se baseia na caracterização teórica e experimental desses materiais compósitos, assim como a simulação numérica do componente undertray, a fim de que o mesmo possa se ajustar bem ao veículo, sem se deformar excessivamente e perder sua funcionalidade aerodinâmica; além de avaliar a quantidade mínima de camadas do material compósito para ser utilizado na fabricação. Os resultados obtidos das simulações numéricas foram satisfatórios e, demonstrou-se que o componente undertray não falhará empregando um laminado com 5 camadas de Fibra/epóxi com gramatura de 460 g/m2 e, com 7 camadas com gramatura de 200 g/m2. Os compósitos com fibra/epóxi com gramatura de 200 g/m2, de modo geral, apresentaram maiores tensões e deformações para falha, o que era esperado devido aos maiores valores de módulos de elasticidade avaliados; estes com uma massa 50% mais leve do que com gramatura de 460 g/m2.

The present work carries out a comprehensive study on composite materials, such as the theoretical-experimental characterization of a laminate made of fiberglass/epoxy composite material, with different weights, 200 g/m2 and 460 g/m2, manufactured by manual lamination, besides numerical analyzes on an undertray of a formula SAE vehicle, in order to determine the efforts generated by aerodynamic forces, so as the responses of this component. Therefore, the analysis is based on the theoretical and experimental characterization of these composite materials and the numerical simulation of the undertray component with the aforementioned materials, so that it can adjust well to the vehicle, without deforming excessively and losing its aerodynamic functionality, in addition to evaluate the minimum number of layers of the composite material to be used in manufacturing. The results obtained from the numerical simulations were satisfactory and it was demonstrated that the undertray component will not fail using a laminate with 5 layers of Fiber/epoxy with a weight of 460 g/m2 and with 7 layers with a weight of 200 g/m2. Fiber/epoxy composites with a basis weight of 200 g/m2, in general, showed higher stresses and strains for failure, which was expected due to the higher values of elastic modulus evaluated; these with a mass 50% lighter than those with a weight of 460 g/m2.