Aplicação de similaridade incompleta na análise de um problema de impacto

Abstract

A avaliação da segurança ao impacto dos veículos automotores demanda onerosos ensaios experimentais, como crash-tests e métodos avançados de análise estrutural. O projeto de estruturas de ônibus no Brasil, por exemplo, não conta com cálculos e normas regulamentadoras adequadas, e a segurança é difícil de ser avaliada. Portanto, propõe-se uma metodologia para a realização de ensaios de impacto em modelos de escala reduzida que possuam similaridade incompleta, de forma a facilitar o acesso à dados experimentais acerca do crashworthiness dos veículos. A metodologia é aplicada ao problema simplificado de um drop test sobre uma viga de aço tubular bi-engastada. O ensaio foi simulado numericamente utilizando o software Abaqus, a partir do qual foi possível reproduzir resultados de protótipos e modelos. Através de uma metodologia apresentada por Barenblatt (2003), dois modelos foram usados para corrigir a similaridade incompleta caracterizada pelo parâmetro referente à espessura da viga. Essa abordagem demonstrou boa correlação com os resultados numéricos no intervalo do grupo adimensional da espessura em que os modelos foram realizados, e passou a divergir dos resultados numéricos conforme se afastava desse intervalo. Uma segunda abordagem, com um segundo parâmetro não similar, foi utilizada para comparação com dados experimentais, os quais demonstraram boa correlação.

The assessment of safety to the impact of motor vehicles requires costly experimental tests, such as crash-tests and advanced methods of structural analysis. The design of bus structures in Brazil, for example, does not have adequate calculations methods and regulatory standards, and safety is difficult to assess. Therefore, a methodology is proposed for conducting impact tests on small scale models that have incomplete similarity, in order to facilitate access to experimental data about vehicle crashworthiness. The methodology is applied to the simplified problem of a drop test on a fully clamped tubular steel beam. The test was numerically simulated using the Abaqus software, from which it was possible to reproduce results from prototypes and models. Through a methodology presented by Barenblatt (2003), two models were used to correct the incomplete similarity characterized by the parameter regarding the beam thickness. This approach demonstrated a good correlation with the numerical results in the range of the dimensionless group in which the models were made, and started to diverge from the numerical results as it moved away from that range. A second approach, with a second non-similar parameter, was used for comparison with experimental data, which demonstrated a good correlation.