Análise da suspensão de um protótipo off-road - Silva, Henrique Matheus Pereira [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023)
Este trabalho apresentou uma análise estrutural da bandeja de suspensão e do terminal rotular de um veículo off-road para a competição universitária Baja SAE, endereçando falhas condizentes ao histórico recente do veículo e propondo melhorias na geometria do sistema. Além disso, outro objetivo foi a elaboração de um modelo-base de análise por Elementos Finitos, método de análise estrutural difundido no setor de engenharia, que possa ser utilizado em futuras geometrias da equipe. A metodologia incluiu revisão bibliográfica, análise do histórico de falhas, obtenção do modelo 3D e análise mecânica com utilização de software de Engenharia Auxiliada por Computador (Abaqus). A análise foi realizada de forma comparativa entre a geometria original e as duas propostas. Os resultados incluíram análise das tensões (normais longitudinais na bandeja e no terminal rotular, cisalhamento e esmagamento no terminal) e a comparação destes resultados, neste item notou-se valores altos de tensão, como tensões normais de até 489 MPa na região de contato do terminal rotular. Foi realizada a análise da resistência do terminal rotular via catálogo do fabricante. A conclusão destacou a importância de equilibrar as solicitações entre braços da bandeja e terminal rotular, e foi recomendada a utilização da proposta 1, que modifica a inclinação do terminal rotular de modo a minimizar tensões cisalhantes, obtendo êxito e reduzindo as tensões cisalhantes na face transversal em até 75%. Apesar do maior esforço de tração, a minimização da flexão contribuiu para os efeitos das tensões normais ao longo do corpo do terminal não aumentarem. A geometria ainda oferece facilidade de fabricação e implementação (por ser semelhante à geometria original) e traz possibilidade de ajuste do ângulo de toe, ao contrário da segunda proposta que não conta com a rosca para tal ajuste. O trabalho contribui para a equipe Piratas do Vale de Baja SAE e para o campo de análise estrutural de veículos off-road, fornecendo uma metodologia para otimização estrutural da geometria da suspensão baseadas em análise simplificadas de elementos finitos.

This study presented a structural analysis of the control arm and the rod end of an off-road vehicle for the Baja SAE university competition, addressing failures consistent with the recent history of the vehicle and proposing improvements in the geometry of the system. In addition, another goal was the elaboration of a Finite Element analysis base model, a structural analysis method widespread in the engineering sector, that can be used in future geometries of the team. The methodology included literature review, failure history analysis, 3D model acquisition, and mechanical analysis using Computer Aided Engineering software (Abaqus). The analysis was performed comparatively between the original geometry and the two proposed ones. The results included stress analysis (longitudinal normal stresses in the control arm and in the rod end, shear and crushing in the terminal) and the comparison of these results, in this item high stress values were noted, such as normal stresses of up to 489 MPa in the contact region of the rod end. The analysis of the strength of the rod end was performed via the manufacturer's catalog. The conclusion highlighted the importance of balancing the stresses between control arm and rod end, and it was recommended to use proposal 1, which modifies the inclination of the rod end in order to minimize shear stresses, succeeding and reducing shear stresses on the cross face by up to 75%. Despite the increased tensile stress, minimizing bending contributed to the effects of normal stresses along the terminal body not increasing. The geometry still offers ease of fabrication and implementation (for being similar to the original geometry) and brings the possibility of adjusting the toe angle, unlike the second proposal that does not count on the thread for such adjustment. This work contributes to the Piratas do Vale Baja SAE team and to the field of structural analysis of off-road vehicles, providing a methodology for structural optimization of the suspension geometry based on simplified finite element analysis.
Analysis of the suspension of an off-road prototype
Keywords: Suspensão automotiva; Baja SAE; Simulação numérica; Automotive suspension; Numerical simulation; Veiculos off-road; Automóveis - Molas e suspensão; Métodos de simulação