Avaliação do comportamento da estrutura de ônibus rodoviário solicitado a impacto frontal

Abstract

O comportamento de veículos terrestres submetidos ao impacto é de grande relevância na engenharia automobilística, existindo um volume considerável de trabalhos técnicos nesta área. O estudo deste tipo de problema empregando modelos de elementos finitos de casca é realizado com sucesso. No entanto, para certos tipos de estudos, como os de otimização estrutural, é exigida a possibilidade de criar modelos que, sem perder os aspectos essenciais do problema, permitam obter soluções em tempo computacional reduzido. Nesse contexto, pretende-se no trabalho proposto desenvolver uma metodologia para otimizar, empregando o método dos Algoritmos Genéticos, estruturas unifilares formadas por barras flexíveis e/ou rígidas unidas através de juntas não lineares. O ajuste da rigidez não linear das juntas esféricas e translacionais que simulam o comportamento dos elementos estruturais é obtido a partir da análise de modelos em elementos finitos de casca que capturam o comportamento do tubo de parede fina ou por métodos analiticos. A avaliação da segurança em veículos automotivos do tipo ônibus interurbano ainda não se encontra adequadamente regulamentada. Empresas nacionais do ramo da fabricação de carrocerias de ônibus têm procurado em normas internacionais, no apoio das empresas fornecedoras de chassi, em agências governamentais, tais como o INMETRO, IBAMA e DENATRAN, os subsídios para desenvolvimento de uma tecnologia própria para o projeto de suas estruturas. Uma avaliação da segurança dos ocupantes deste tipo de veículo deve ser um item importante a ser verificado. Este trabalho apresenta uma metodologia para avaliação da segurança de estruturas sob ação de impacto frontal e, a partir dela, propor alternativas para prover a estrutura do ônibus da capacidade de absorver toda a energia produzida durante o evento de impacto.

The behavior of vehicles under impact is great importance in automotive engineering with a considerable amount of technical work in this area. The study of this kind of problem using shell finite element models is used with success. However, for certain types of studies, such as structural optimization, requires the ability to create models that, without losing the essence of the problem, to obtain solutions in reduced computational time. In this context, the proposed work is intended to develop a methodology to optimize, using the method of genetic algorithms, single-line structures formed by flexible and/or stiff rods together by non-linear joints. The adjustment of nonlinear stiffness of the spherical and translational joints that simulate the behavior of structural elements is obtained from the analysis of shell finite element models that capture the behavior of thin-walled tube, or otherwise, for analytical methods. The assessment of security in automotive vehicles of the type intercity bus is not properly regulated. National companies in the business manufacture of bus bodies have sought to international standards, supply companies chassis, government agencies such as INMETRO, IBAMA and DENATRAN subsidies for development of a proprietary technology for the design of its structures. An evaluation of the safety of occupants of such vehicle shall be an important item to be checked. This work presents a methodology for assessing the safety of structures under frontal impact and from that one to propose alternatives to provide the bus structure capacity to absorb all energy produced during the impact event.