Optimização de uma estrutura para absorção de energia de impacto

Abstract

A partir de um modelo automóvel proposto por um designer foram modeladas, em software CAD comercial, estruturas compatíveis para o chassis e para a carroçaria, seguindo algumas das práticas usadas na indústria automóvel. A estrutura modelada foi sujeita a testes de simulação numérica, usando o ABAQUS, um software comercial que usa o Método dos Elementos Finitos. Foram usados dois materiais, um aço e um alumínio, de modo a poder tomar uma decisão sobre o material mais apropriado, considerando a performance e o custo financeiro. Foi feita a análise estática da estrutura, de modo a determinar a sua rigidez à torção. Compararam-se os resultados obtidos com valores de referência de modelos de automóveis comercializados actualmente. A estrutura foi também objecto de análise dinâmica, de modo estudar o crashworthiness. Esta análise consistiu em simulações de impacto frontal, seguindo os procedimentos da EuroNCAP. Os dados das simulações foram analisados sob os vários critérios de crashworthiness existentes, nomeadamente a capacidade de absorção de energia da estrutura, as acelerações e a intrusão no habitáculo dos passageiros. Através dos resultados da análise dinâmica, a estrutura foi modificada geometricamente, de modo a optimizar a sua capacidade de absorção de energia de impacto e a garantir a segurança dos passageiros.

ABSTRACT: From as automobile model proposed by a designer, a chassis and body compatible structure was modeled using commercial CAD software, following some of the automotive industry strategies . The modeled structure was subject of numeric simulation testes, using ABAQUS, a commercial software that uses the Finite Element Method. Two materials have been used, steel and aluminum, allowing to choose the most proper material, regarding performance and financial cost. The structure’s static analysis has been made, in order to compute the torsional stiffness. The results were compared with reference values of automobiles currently available in market. The structure was also object of dynamic analysis, in order to study its crashworthiness. This analysis consisted of frontal impact simulations, following the EuroNCAP procedures. Simulation data was analyzed according to several crashworthiness criteria, namely, energy absorbing capacity, accelerations e passenger space intrusion. Through dynamic analysis results, structures’s geometry was modified, in order to optimize its absorption capacity of impact energy and do assure passenger’s safety.