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Title in Portuguese: Análise linear estática por elementos finitos das armaduras de segurança de carros de corrida: estudo comparativo entre aço e alumínio
Author: Castro, Rafael Linhares Morais de
Advisor(s): Lamary, Pierre Maurice Christophe
Keywords: Armadura de segurança
Automobilismo
Método dos elementos finitos
Modelagem 3D
Ligas de alumínio
Issue Date: 2016
Citation: CASTRO, R. L. M. de (2016)
Abstract in Portuguese: Este trabalho busca verificar a viabilidade do uso de ligas de alumínio na fabricação das armaduras de segurança dos carros de corrida. A Federação Internacional de Automobilismo (FIA) possui uma norma para o projeto e construção das armaduras de segurança, as quais são instaladas em carros de corrida de turismo de diversas categorias automotivas. Segundo essa norma, a armadura de segurança deve possuir uma estrutura tubular em aço-carbono, mas não cita a possibilidade da utilização de outros materiais. Foi realizado um estudo comparativo entre um modelo computacional de uma armadura de segurança em aço-carbono e outra em alumínio, através de simulações por elementos finitos em análise estrutural estática. Engenheiros que trabalham com esportes competitivos, como o automobilismo, estão sempre em busca de melhorar o desempenho dos veículos. Um parâmetro que é constantemente usado por engenheiros para melhorar o desempenho dos veículos, é a relação “peso x potência”. A partir dessa relação, este estudo se propõe a estabelecer um comparativo entre as características dos dois materiais citados. O estudo mostrou dificuldade de modelização no método dos elementos finitos, seja com o modelo unidimensional ou tridimensional, devido as concentrações de tensões nas junções dos tubos da armadura de segurança. Para o estudo comparativo, com uma liga de alumínio de alta resistência e com um mesmo critério de avaliação, a armadura de segurança em alumínio apresentou uma redução de peso de 56% com relação à armadura de segurança em aço.
Abstract: This monograph intents to determine the feasibility of the use of aluminum alloys in the manufacture of the safety armor of the race cars. The International Automobile Federation (IAF) has a standard for the design and construction of the security armor, which are installed on touring race cars in various automotive categories. According to this standard, the safety cage must have a tubular structure in carbon steel, but does not mention the possibility of using other materials. A comparative study between a computer model of a safety harness in carbon steel and other aluminum, using a finite element simulation for static structural analysis. Engineers that works with competitive sports, such as motor racing, are always striving to improve the performance of vehicles. A parameter that is constantly used by engineers to improve the performance of vehicles is the power-to-weight ratio. Based on this ration, the work on this monograph aims to establish a comparison between the characteristics of the two materials mentioned. The study showed modeling difficulty when using the finite element method, either with the one-dimensional or three-dimensional model, due to the stress concentrations in the junctions of the rollcage tubes. For the comparative study, the high-strength aluminum alloy rollcage led to a 56 % weight reduction.
Description: CASTRO, Rafael Linhares Morais de. Análise linear estática por elementos finitos das armaduras de segurança de carros de corrida: estudo comparativo entre aço e alumínio. 2016. 80 f. Monografia (Graduação em Engenharia Mecânica)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/35511
metadata.dc.type: TCC
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