Uma metodologia para melhoria da rigidez torcional de componentes estruturas automotivos

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia MecânicaNo desenvolvimento do projeto de um veículo automotor, em especial no estudo dos fenômenos ligados à carroceria, a avaliação criteriosa dos aspectos estruturais da carroceria é de fundamental importância. A rigidez estática está correlacionada diretamente com aspectos de dirigibilidade, integridade de certos componentes, como vidros e, até mesmo, a questões como a garantia de fechamento de uma porta, estando o veículo estacionado em uma superfície muito irregular. Este trabalho propõe o modelamento híbrido experimental-numérico de estruturas tipicamente encontradas em carrocerias automotivas leves tipo monobloco, através de análises experimentais e simulações computacionais. Essas estruturas são formadas de perfis com seção transversal de paredes finas, unidas por solda-ponto e submetidas ao carregamento de torção estática. Desenvolve-se neste trabalho, uma análise de sensibilidade, a qual avalia o efeito da variação de alguns parâmetros estruturais desse tipo de estrutura, tais como, a espessura de chapa, forma do perfil e distanciamento das soldas-ponto, na resposta em termos de rigidez torcional. A correlação dos modelos experimentais com os modelos numéricos foi obtida através de uma bancada experimental, desenvolvida neste projeto, para a obtenção das respostas em termos de deslocamentos e de tensões, através do ensaio de torção estática. No desenvolvimento do estudo da influência dos parâmetros estruturais na rigidez torcional é realizado o Projeto Probabilístico, no qual são utilizados os métodos de Superfície de Resposta e de Monte Carlo, associados. Along to project development of a vehicle, a detailed evaluation of the structural aspects has a high level of importance, mainly the studies of phenomena related to the body structure. The static stiffness is directly correlated with steering aspects, integrity of certain components, for example: as glasses and at least the warranty of closing a door, being the vehicle parked in a very irregular surface. This work presents the Hybrid Experimental-numerical modeling of a typical light automotive chassis structure component which is composed by sheet metal, jointed by spot-welds and under static torsion loads, through computational analysis and simulations. The design and optimization of these structures are developed through a study of the influence of factors like: thickness, distance between spot-welds and shape of the section on the output response in terms of torcional stiffness. The correlation of the experimental models with the numerical models was obtained through experimental device which was developed in this project in order to obtain the answers in terms of displacement and stress, through the static torsion experiment. The Probabilistic Design applying (combining) the Surface Response and Monte Carlo Methods associated is used to study the influence of random input variables on the torcional stiffness