Título: ANÁLISE ESTRUTURAL DO SISTEMA DE TRANSMISSÃO E OTIMIZAÇÃO TOPOLÓGICA DE SUPORTES DO DIFERENCIAL DE UM VEÍCULO TIPO FÓRMULA PARA COMPETIÇÕES ACADÊMICAS
Título alternativo: STRUCTURAL ANALYSIS OF THE TRANSMISSION SYSTEM AND TOPOLOGY OPTIMIZATION OF DIFFERENTIAL MOUNTS OF A FORMULA VEHICLE FOR ACADEMIC COMPETITIONS
Autoria de: Bryann Marques Pereira
Orientação de: Mauricio Francisco Caliri Junior
Presidente da banca: Mauricio Francisco Caliri Junior
Primeiro membro da banca: Fábio Lúcio Santos
Segundo membro da banca: Wander Gustavo Rocha Vieira
Palavras-chaves: Formula SAE, Otimização topológica, Análise estrutural, Método dos elementos finitos, Redução de massa
Data da defesa: 09/12/2025
Semestre letivo da defesa: 2025-2
Data da versão final: 16/12/2025
Data da publicação: 16/12/2025
Referência: Pereira, B. M. ANÁLISE ESTRUTURAL DO SISTEMA DE TRANSMISSÃO E OTIMIZAÇÃO TOPOLÓGICA DE SUPORTES DO DIFERENCIAL DE UM VEÍCULO TIPO FÓRMULA PARA COMPETIÇÕES ACADÊMICAS. 2025. 51 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.
Resumo: Esse estudo analisou estruturalmente o sistema de transmissão de um veículo de formula estudantil através do método de elementos finitos utilizando o pacote de software HyperWorks® da empresa Altair®. Primeiramente, foi feita uma análise não linear estática dos componentes para uma análise estrutural crítica do problema. Através dessa análise preliminar e visando reduzir a massa dos suportes do diferencial em pelo menos 30, foi realizada uma otimização topológica através do método de Material Isotrópico Sólido com Penalização (SIMP). Utilizou-se valores máximos iguais a 330 MPa para as tensões internas, como restrições para a realocação e redução de massa. Para reduzir a massa, foram feitos testes com redução volumétrica mínima a 30, 20 e 10. A otimização para redução de massa foi então conduzida sob a meta de minimizar a flexibilidade dos suportes do diferencial. Após a otimização, o sistema de transmissão foi atualizado para os novos suportes de modo a validar a geometria construída. Foi observado que os valores dos coeficientes de segurança ainda se mantinham altos (maior que 16 para o suporte mais crítico) e então foi realizada mais uma otimização topológica para redução de material nos componentes, obtendo-se uma redução de massa de 35,03 em relação aos componentes originais (de 593,3 g para 385,51 g em cada peça). Uma nova análise de validação, com o ajuste manual da geometria otimizada, confirmou a segurança do novo projeto, apresentando um coeficiente de segurança mínimo de 9,2 no suporte mais solicitado, confirmando o uso da otimização topológica como ferramenta de extrema eficiência para o desenvolvimento de componentes automotivos leves e de alto desempenho.
Abstract: This study structurally analyzed the transmission system of a Formula Student vehicle using the Finite Element Method (FEM) within the Altair® HyperWorks® software suite. Initially, a static non-linear analysis of the components was conducted to critically assess the structural problem. Based on this preliminary analysis, and aiming to reduce the mass of the differential mounts by at least 30, topology optimization was performed using the Solid Isotropic Material with Penalization (SIMP) method. A maximum internal stress limit of 330 MPa was applied as a constraint for mass reallocation and reduction. To achieve mass reduction, tests were conducted targeting volume reductions of 30, 20, and 10. The optimization for mass reduction was driven by the objective of minimizing the compliance (maximizing stiffness) of the differential mounts. Following optimization, the transmission system was updated with the new mounts to validate the generated geometry. It was observed that safety factors remained high (great
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: Bryann Marques Pereira e Universidade Federal de Lavras
Baixar arquivo