Análise dinâmica pelo método dos elementos finitos do chassi de um trailer destinado ao transporte de idosos e deficientes físicos

Abstract

Em um projeto de engenharia, o estudo e o conhecimento da resposta dinâmica de um sistema é crucial para que se evite que este venha a sofrer comportamentos indesejados, garantindo então que seu desempenho e vida útil não sejam prejudicados, sendo isto possível por meio da análise dinâmica. O Método dos Elementos Finitos permite a obtenção destas informações, possibilitando que a análise dinâmica seja realizada através da análise modal, a qual permite que as frequências naturais e modos de vibrar de uma estrutura sejam determinados, sendo então uma ferramenta computacional de grande importância neste caso, principalmente pelo fato de não requerer que protótipos físicos sejam construídos para a obtenção da resposta dinâmica de uma determinada estrutura, poupando tempo e gastos financeiros. A Carruagem da Alegria, um equipamento construído na Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira destinado ao passeio de pessoas idosas e com deficiência física, apresentava o projeto de seu chassi escasso de informações a respeito de seu comportamento dinâmico. Diante disto, no presente trabalho utilizou-se a análise dinâmica pelo Método dos Elementos Finitos a favor do enrobustecimento do projeto do chassi em relação ao conhecimento dinâmico. Pelo software comercial Ansys, a estrutura foi simulada e obteve-se que o chassi sofre o fenômeno da ressonância em duas situações, ou seja, quando o equipamento é carregado com um passageiro em sua parte dianteira e um na parte traseira e também quando carregado com dois passageiros na parte dianteira e um na traseira. Posto isso, um estudo investigativo acerca de modificações estruturais e alteração no material de construção do chassi foi realizado, simulando diversas opções de chassi e executando uma análise comparativa entre os valores de frequências naturais obtidos e a faixa da frequência de excitação mapeável incidente no equipamento. Como resultado, foram obtidas opções de chassi melhores a serem empregadas no equipamento, uma vez que foi possível sair de um chassi tido como indesejado e não recomendado para o projeto da Carruagem da Alegria e por fim chegar em opções mais adequadas, as quais não sofrem com o fenômeno da ressonância.

In an engineering project, the study and knowledge of the dynamic response of a system is crucial to prevent it from suffering unwanted behaviors, then ensuring that its performance and life cycle are not harmed, this being possible through dynamic analysis. The Finite Element Method allows to obtain this information, making possible dynamic analysis to be performed through modal analysis, which allows to determine the natural frequencies and modes of vibration of a structure, being then a computational tool of great importance in this case, mainly because it does not require physical prototypes to be built to obtain the dynamic response of a given structure, saving time and financial expenses. The Carriage of Joy, an equipment built at the Ilha Solteira School of Engineering intended for the ride of elderly and physically disabled people, had the design of its chassis with little information about its dynamic behavior. Given this, in the present work the dynamic analysis was used by the Finite Element Method to strengthen the dynamic knowledge of chassis design. By Ansys commercial software, the structure was simulated and it was obtained that the chassis suffers the phenomenon of resonance in two situations, that is, when the equipment is loaded with a passenger in its front part and one in the back and also when loaded with two passengers in the front part and one in the back. Then, an investigative study about structural modifications and change in the chassis construction material was performed, simulating different chassis options and performing a comparative analysis between the natural frequency values obtained and the range of the mappable excitation frequency incident on the equipment. As a result, better chassis options were obtained to be used in the equipment, because it was possible to leave out a chassis considered unwanted and not recommended for the Carriage of Joy project and then arrive at more suitable options, which do not suffer from the phenomenon of resonance.