saudaçoes  flatouters  apresentamos aqui a quinta parte do project cars #102  o projeto e construçao do baja sae da equipe imperador utfpr   campus curitiba  em complemento as apresentaçoes referentes ao projeto de design  suspensao e direçao e transmissao  vamos falar sobre o processo de concepçao da estrutura tubular  abordando o desenvolvimento do nosso atual prototipo  o jaguara 9  j9   trata se de uma seara que  ao mesmo tempo que requer sintonia entre os diferentes subsistemas do veiculo  permite aos envolvidos adquirir noçoes valiosas em etapas como projeto  principalmente afinidade com softwares de cad e cae  e manufatura   em linhas gerais  a estrutura de um veiculo deve  primeiramente  proteger os ocupantes  combinando resistencia e rigidez  atendendo simultaneamente as condiçoes de funcionamento dos demais subsistemas do veiculo  como garantir desempenho dinamico e facilidade de acesso e manutençao  zelando tambem pela ergonomia  em sequencia  o projeto pode ser melhorado buscando reduzir massa e aumentar sua resistencia e rigidez  nao obstante  outras consideraçoes podem ser relevadas  como aliar a fabricaçao e manutençao facilidade  rapidez  reduçao de custos e controle de qualidade  isso pode parecer exagerado  mas sao criterios que  sem duvida  viabilizam o lançamento de qualquer veiculo por qualquer grande fabricante e  portanto  sao visoes bastante preciosas aos engenheirandos   seria bom se todos os criterios pudessem ser satisfeitos simultaneamente  porem isso nem sempre e possivel  pode se dizer que isto e um dos primeiros aprendizados dos integrantes   nao existe almoço gratis   ou  de um modo mais rebuscado  os engenheirandos sao cada vez mais habituados a adoçao de soluçoes de compromisso   ora atender a uma linha de prototipos economicos  ora apresentar versoes de alto desempenho   tudo de modo a atender ao seu publico alvo  o que tambem requer sintonia  por fim  ter todos esses criterios em mente nao ira trazer um veiculo perfeito  mas aumenta as chances de se consolidar um veiculo bom   convem ressaltar tambem que  dada a dependencia das definiçoes dos demais subsistemas  dificilmente se atinge um projeto bom na primeira tentativa  trata se  sem duvida  de um processo iterativo  logo  quanto melhor a comunicaçao entre os setores  maiores as chances de se atingir as metas desejadas e menos iteraçoes serao necessarias   sem mais delongas  prossigamos a um maior detalhamento do projeto da estrutura      sigam me os bons   jaguarim colorado     o primeiro passo  que nunca termina  e consultar e atender as prerrogativas do regulamento da competiçao baja sae brasil  nela constam  por exemplo  a relaçao de componentes estruturais obrigatorios  dimensoes minimas e maximas e materiais permitidos  por si so  ja consiste em um bom inicio para o projeto de um novo modelo  tais pre requisitos visam o cumprimento de condiçoes minimas de segurança   das varias etapas  iremos destacar tres que podem resumir o projeto da estrutura  estudos de ergonomia  definiçao dos pontos de ancoragem do subsistema de suspensao e direçao e fabricaçao   um veiculo mini baja deve ser concebido para operaçao fora de estrada  em condiçoes severas ao veiculo e  claro  ao piloto  agora  imagine conduzir durante quatro horas o prototipo em uma pista repleta de costelas  rampas  fossos  curvas  lado a lado com colegas na mesma situaçao     este e o cenario do enduro  uma das provas com a maior pontuaçao  o que ja permite observar que qualquer ganho em conforto  visibilidade e acessibilidade ao piloto pode fazer a diferença no seu desempenho e na pontuaçao da equipe toda     piloto de baja nao tem vida facil     para definir um layout ergonomico  trabalha se em conjunto com o subprojeto de design  utiliza se tanto referencias bibliograficas  com as quais e possivel identificar as faixas apropriadas de angulos e distancias para carros de corrida  conforme comentado no terceiro post   assim como estudos experimentais  por meio de dispositivos que permitem ajustes a gosto do piloto  porem o estudo de ergonomia nao para por ai  nada como testes  utilizando prototipos anteriores  para complementar o embasamento teorico e as avaliaçoes estaticas  realimentando o projeto  durante todo o processo  os resultados gerados alimentam um modelo da estrutura em solidworks  ai entram os trunfos do cad  computer aided design   que permite corrigir e observar de maneira bastante clara o impacto dessas alteraçoes na estrutura proposta e prever correçoes nela ou em outros subsistemas     o mock up  utilizado para o estudo ergonomico  e um otimo ponto de partida  os testes dinamicos  por sua vez  sao essenciais para os ajustes finais  ate porque a teoria  na pratica  e outra   conforme ja exposto na ultima publicaçao da equipe  a geometria da suspensao e definida em cad  tal que possa atingir as metas de desempenho dinamico estabelecidas pela equipe  definido este layout  adequa se a estrutura tubular inicialmente concebida  inserindo os tubos para ancoragem  ai surgem desafios e oportunidades tanto para  por exemplo  facilitar a fabricaçao  quanto garantir a integridade estrutural  resistencia  para garantir que a gaiola nao sofra deformaçoes permanentes ou falhas catastroficas  e rigidez  para garantir que a geometria de suspensao proposta para as condiçoes de operaçao previstas seja mantida e o piloto tenha a devida resposta de seu veiculo  como consequencia  ambos os projetos sao realimentados e reavaliados ate se atingir a combinaçao desejada  segue um exemplo   para a concepçao do prototipo j9  buscou se preservar algumas vantagens de desempenho dinamico pertencentes a geometria de suspensao do j8  porem priorizou se reduzir a massa da gaiola sem perder a integridade da estrutura  observou se que o conjunto mola amortecedor era ancorado em uma posiçao estruturalmente desfavoravel tanto na gaiola quanto nos links arrastados da suspensao traseira   perceba que  como o conjunto mola amortecedor e o principal responsavel pela absorçao das forças provenientes da pista  ele transmite grandes esforços a estrutura  o que torna imperativo aumentar a resistencia local  a primeira vista  adicionando tubos ou aumentando sua espessura   caso contrario  pode falhar ou se deslocar excessivamente  para isso  a triangulaçao e uma pratica essencial  que consiste em aumentar a rigidez de uma forma geometrica  geralmente dividindo a em triangulos  formas mais resistentes     as ilustraçoes demonstram a vantagem de travar ou triangular estruturas   tanto na estrutura quanto no link  pode se dizer que o amortecedor estava apoiado bem no meio de um tubo  o comportamento desse tipo de arranjo se assemelha  a grosso modo  a uma viga bi apoiada e submetida a uma força aplicada entre seus apoios  essa condiçao  alem de causar tensoes localmente elevadas nos tubos  causa grandes deslocamentos  o que pode reduzir a rigidez do sistema necessaria para garantir a geometria de suspensao projetada  desse modo  ambos os componentes foram reforçados com mais tubos e triangulados  de modo a aumentar a integridade     as imagens acima aproximam o condicionamento dos apoios e dos componentes a uma viga carregada em seu meio  os apoios  no caso do tubo da gaiola  sao as soldas  enquanto no link  sao a junta rotular com a estrutura e a roda   tambem ha outras abordagens que podem dispensar aumento de massa    por que nao transladar o amortecedor  causador da força  f   para onde ja deve existir bastante tubos  no caso da estrutura  e para mais proximo da roda  um dos apoios   no caso do  link  arrastado  assim poderia aliviar o estado de tensoes e reduzir os deslocamentos   isso deveria ser feito de modo a respeitar a geometria da suspensao traseira  dito e feito  foi reavaliada uma nova disposiçao do amortecedor  a qual permitiu preservar as vantagens da geometria desejada  o que efetivou o rearranjo dos pontos de fixaçao  como consequencia  foi possivel reduzir massa tanto da estrutura quanto do link arrastado  e melhor  foi possivel aumentar o coeficiente de segurança da estrutura  ou seja  poderia suportar esforços do amortecedor traseiro ainda maiores     observem a mudança do ponto de ancoragem do amortecedor na gaiola  agora  ao inves de dois tubos  os esforços sao amortecidos em quatro   ta  mas como pode dizer isso  a resistencia de qualquer componente mecanico as condiçoes de operaçao precisa ser mensurada  ela pode ser estimada tanto pela ocorrencia ou nao de uma falha  uma fratura  um empenamento  ou por outros indicadores  tensoes  deformaçoes  deslocamentos   a forma mais simples e eficiente e o bom e velho teste em campo ou estudos experimentais  todo e qualquer produto precisa ser testado  quem dira nosso prototipo   por outro lado  caso haja interesse em avaliar diferentes formas de estrutura ou de um componente estrutural  sera que compensa fazer um teste para cada variedade  imagine a quantidade de recursos financeiros  humanos  prototipos e o tempo dedicado a isso    para poder adquirir esse conhecimento  cai muito bem o calculo estrutural  a partir dos conhecimentos de mecanica dos solidos  empregando modelos matematicos e empiricos  tem se a chance de escolher a melhor configuraçao para o seu componente  ai podemos ver que aqueles periodos entupidos de calculos e fisicas passam a valer a pena para o engenheirando     nada como uma prova real de que seu prototipo esta pronto para detonar   ainda assim  esse calculo estrutural pode ser realizado de duas formas  o dimensionamento pode ser analitico  ou seja  por meio de uma calculadora  lapis  borracha  papeis e tempo  e abrir mao de alguns fios de cabelo   por outro lado  o dimensionamento analitico pode ser limitado a geometrias simples  como vigas  cilindros  esferas ou alguns elementos de maquinas    e uma estrutura tubular  tridimensional   como disse outrora silvio santos   moises  nao consegue  ne       consegue sim  mas a diferença e que nao da mais pra fazer na ponta do lapis  mas no botao esquerdo do mouse  ou seja  passam a tomar parte os metodos numericos  resolvidos com o auxilio de um computador  ai ganham espaço os softwares cae  computer aided engineering   que  a partir de qualquer componente modelado em cad  requer apenas que o usuario  a grosso modo  insira as condiçoes de contorno  forças  fixaçoes  e as variaveis a serem monitoradas  tensoes  deformaçoes   retornando os em  um passe de magica    e no que consiste esse  passe de magica   a abordagem mais utilizada e a seguinte  a geometria complexa e decomposta   discretizada   em elementos muito pequenos  de geometria simples  como comentado   compondo uma malha  sendo entao as equaçoes governantes resolvidas para cada elemento de modo que as soluçoes de todos os elementos estejam relacionadas entre si  este  a grosso modo  e o metodo dos elementos finitos  mef  fem  fea      eis um exemplo de discretizaçao  o conjunto disco de freio traseiro   pastilhas e dividido em pequenos elementos  tetraedros   de modo a resolver as equaçoes governantes para encontrar as tensoes causadas pelo torque de frenagem em uma analise estatica   indo direto ao ponto  este recurso computacional permite tambem estimar a integridade estrutural de seu componente sem precisar experimentar todas as configuraçoes  basta gerar a geometria para cada configuraçao a ser testada  aplicar corretamente as condiçoes de contorno e    voila  podera verificar qual configuraçao para um componente e melhor e qual deve ser evitada   do mesmo modo  fez se o mesmo para nossa estrutura  com o auxilio da ferramenta solidworks simulation  foram analisadas duas estruturas  a do j8 e a do j9  submetidas a forças causadas pelos conjuntos mola amortecedor  aplicadas na fixaçao que sofreu a referida mudança  tanto do lado esquerdo quanto direito do veiculo  como resultado  foi verificado o estado de tensoes da estrutura  justificando a afirmaçao acima     analise numerica das duas estruturas para esforços do amortecedor traseiro  notem que o jaguara 8  centro  possui uma coloraçao avermelhada no ponto de carregamento  indicando maior solicitaçao  no jaguara 9  direita   essas tensoes sao deslocadas e  se reparar nas legendas  a tensao maxima reduz    beleza  mas de nada adianta um baita projeto se ele nao for factivel  nao puder sair do papel  desse modo  dedica se tambem atençao aos processos de fabricaçao  de modo a tentar atender aqueles criterios ja mencionados  adotando soluçoes de compromisso   um dos objetivos definidos para o prototipo foi manter a facilidade de fabricaçao e a precisao dimensional  trata se de uma estrutura no espaço  com tubos dobrados e cuja uniao e feita por soldagem    parece ser um prato cheio pra resultar num veiculo todo torto    palma  palma  nao priemos canico    e possivel adotar algumas boas praticas que permitem minimizar os maleficios desses processos  primeiramente  toda a estrutura tubular e concebida em planos  ou seja  quase todos os tubos sao contidos por algum plano  isso permite  posteriormente  transformar cada plano em um gabarito  cada gabarito possui uma folha de papel onde estao impressos os tubos e nele sao fixadas cantoneiras  ao redor dos tubos  para garantir que permaneçam no lugar durante a soldagem  em seguida  cada gabarito pode receber seus tubos que  a grosso modo  sao soldados separadamente e  em seguida  unidos para finalizar a estrutura  desse modo  a estrutura  sai do papel      eis parte da sequencia de fabricaçao da estrutura  primeiramente  sao definidos os planos  em seguida  sao feitos os gabaritos e os primeiros conjuntos  para entao fechar soldando tudo  ta saindo do papel o monstro  p*%%a   levando em conta tambem a proposta de um veiculo que pudesse ser fabricado em serie  adotamos o processo de soldagem mag  conhecido sua alta velocidade de soldagem e seu baixo custo   com vistas tambem para a execuçao das conexoes  buscou se simplificar o maximo possivel as conexoes empregando angulos mais adequados  que permitam  por exemplo  fabricar em tornos mecanicos  minimizando o uso de esmerilhadeiras em aparas mais organicas   enfim  o assunto rende  mas nossa publicaçao termina por aqui  e isso que  no momento  compartilhamos convosco  agradecemos a atençao dos leitores e agradecemos publicamente  mais uma vez  a todos os professores  integrantes  amigos  patrocinadores e ao flatout  por nos permitir divulgar e compartilhar informaçoes sobre nosso projeto   esperamos que tenham apreciado e sintam se a vontade para sugestoes e criticas construtivas  lembrem se que se trata de um programa estudantil  sempre ha o que aprender  o que melhorar  e qualquer conhecimento trocado vale muito a pena   aproveitamos tambem para divulgar nossa pagina no facebook e nosso site  curta e fique por dentro do nosso projeto      that’s all  folks    por deivid pastore  project cars #102