Título: AVALIAÇÃO COMPUTACIONAL DE UM ATENUADOR DE IMPACTO PARA UM VEÍCULO DE COMPETIÇÃO DA FORMULA SAE
Título alternativo: COMPUTATIONAL EVALUATION OF AN IMPACT ATTENUATOR FOR A FORMULA SAE COMPETITION VEHICLE
Autoria de: Maicon David Rodrigues Serafim
Orientação de: Mauricio Francisco Caliri Junior
Presidente da banca: Mauricio Francisco Caliri Junior
Primeiro membro da banca: Wander Gustavo Rocha Vieira
Segundo membro da banca: Alfredo Rodrigues de Sena Neto
Palavras-chaves: atenuador de impactos, crash test, materiais celulares, análise transiente, Altair Hyperworks
Data da defesa: 11/12/2025
Semestre letivo da defesa: 2025-2
Data da versão final: 16/12/2025
Data da publicação: 16/12/2025
Referência: Serafim, M. D. R. AVALIAÇÃO COMPUTACIONAL DE UM ATENUADOR DE IMPACTO PARA UM VEÍCULO DE COMPETIÇÃO DA FORMULA SAE. 2025. 124 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.
Resumo: Os atenuadores de impacto consistem em estruturas essenciais para veículos automotivos que são fixadas à frente dos mesmos para conservar a integridade estrutural do chassi e a segurança do condutor e dos passageiros caso ocorra uma colisão. Para tanto, em uma colisão, estes componentes se deformam plasticamente, convertendo assim, energia cinética em energia de deformação e, consequentemente, minimizando quaisquer danos à estrutura e às pessoas. O presente trabalho teve como objetivo o estudo e desenvolvimento de uma metodologia computacional para o projeto de atenuadores de impacto para veículos da competição Formula SAE utilizando o pacote de softwares da Altair HyperWorks®. Para tanto, realizou-se uma análise transiente de uma simulação de crash test, isto é, a colisão frontal entre o veículo e uma parede rígida, no intervalo de tempo de 0 ms a 100 ms, com o intuito de avaliar a deformação plástica do atenuador e da placa anti-intrusão, a desaceleração à qual o piloto estaria sendo submetido, a variação da energia cinética ao longo do tempo, a energia absorvida pelo atenuador e, consequentemente, a eficácia do atenuador projetado. A fim de considerar uma condição crítica de projeto, o atenuador foi modelado com as dimensões mínimas permitidas pelo regulamento da competição, isto é, 100 mm de altura, 200 mm de comprimento e 200 mm de largura. O material escolhido para compor o atenuador foi a espuma de PVC H80, com densidade de 80 kgm3, e com comportamento transversalmente isotrópico, apresentando resistência à compressão de 1,4 MPa na direção transversal e de 0,7 MPa nas demais direções. Os resultados obtidos permitiram constatar que o atenuador projetado encontra-se subdimensionado, uma vez que não é capaz de desacelerar o veículo até a condição de repouso, além de absorver apenas 2807,24 J dos 7350 J de energia exigidos pelo regulamento da Formula SAE energia através do seu esmagamento. Diante desse cenário, foi então calculado o volume de um atenuador capaz de absorver a totalidade da energia requerida, resultando na proposição de um novo dispositivo com dimensões de 200 mm de altura, 200 mm de comprimento e 300 mm de largura. As análises demonstraram que a determinação das dimensões ideais para a espuma não é trivial e deve considerar a dinâmica do veículo, posicionamento e fixação da espuma, carenagem do bico do veículo e a modelagem da espuma como material celular.
Abstract: Impact attenuators are essential structures for motor vehicles that are attached to the front of the vehicle to preserve the structural integrity of the chassis and the safety of the driver and passengers in the event of a collision. To this end, in a collision, these components deform plastically, thus converting kinetic energy into deformation energy and, consequently, minimizing any damage to the structure and to people. The objective of this study was to investigate and develop a computational methodology for the design of impact attenuators for Formula SAE competition vehicles using the Altair HyperWorks® software package. To this end, a transient analysis of a crash test simulation was performed, i.e., a frontal collision between the vehicle and a rigid wall, in the time interval from 0 ms to 100 ms, in order to evaluate the plastic deformation of the attenuator and the anti-intrusion plate, the deceleration to which the driver would be subjected, the variation in kinetic energy over time, the energy absorbed by the attenuator, and, consequently, the effectiveness of the designed attenuator. In order to consider a critical design condition, the attenuator was modeled with the minimum dimensions allowed by the competition regulations, i.e., 100 mm in height, 200 mm in length, and 200 mm in width. The material chosen to compose the attenuator was H80 PVC foam, with a density of 80 kgm3 and transversely isotropic behavior, presenting a compressive strength of 1.4 MPa in the transverse direction and 0.7 MPa in the other directions. The results obtained showed that the designed attenuator is undersized, since it is not capable of slowing the vehicle to a standstill, in addition to absorbing only 2807.24 J of the 7350 J of energy required by Formula SAE regulations through crushing. Given this scenario, the volume of an attenuator capable of absorbing all the required energy was then calculated, resulting in the proposal of a new device with dimensions of 200 mm in height, 200 mm in length, and 300 mm in width. The analyses showed that determining the ideal dimensions for the foam is not trivial and must consider the vehicles dynamics, the positioning and fastening of the foam, the vehicles nose fairing, and the modeling of the foam as a cellular material.
URI alternaviva: sem URI do Repositório Institucional da UFLA até o momento.
Curso: G032 - ENGENHARIA MECÂNICA (BACHARELADO)
Nome da editora: Universidade Federal de Lavras
Sigla da editora: UFLA
País da editora: Brasil
Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso
Nome da língua do conteúdo: Português
Código da língua do conteúdo: por
Licença de acesso: Acesso aberto
Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras
URI da licença: repositorio.ufla.br
Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br
Detentores dos direitos autorais: Maicon David Rodrigues Serafim e Universidade Federal de Lavras
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