Suspensões semi-ativas usando amortecedores magneto-reológicos: aplicação à melhoria de desempenho de um veículo Formula SAE

• Processo: 10/19538-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2011
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2012
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Mecânica dos Sólidos
• Pesquisador responsável: Marcelo Areias Trindade
• Beneficiário: Bruno Vitorino Eliam
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Controle não linear Controle de vibrações
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Controle não-linear | Fluidos magneto-reológicos | isolamento de vibrações | suspensões semi-ativas | Controle de Vibrações

Resumo

Suspensões veiculares têm por principal objetivo atenuar vibrações indesejadas provenientes da condição das rodovias que, em especial no Brasil, tem baixa qualidade e grande variabilidade. A supressão ou atenuação destas vibrações melhora não somente o conforto dos passageiros mas também a estabilidade e dirigibilidade dos veículos. De modo geral, as suspensões podem ser categorizadas em passivas, ativas e semi-ativas. A suspensão passiva, tradicionalmente usada na quase totalidade dos veículos comerciais, contém um amortecedor viscoso (óleo) e tem projeto relativamente simples. No entanto, seu desempenho é limitado em particular nas altas freqüências. A suspensão ativa possibilita alto desempenho de controle em faixas relativamente grandes de freqüência, mas requer quantidades elevadas de potência e algoritmos de controle complexos e não necessariamente robustos ou estáveis em condições reais de operação. A suspensão semi-ativa pode oferecer um desempenho satisfatório sem a necessidade de elevadas quantidades de potência e hardwares complexos e caros. Para aplicação em suspensões semi-ativas, amortecedores viscosos contendo fluidos magneto-reológicos têm se mostrado como candidatos com bastante potencial. Estes fluidos têm a habilidade de passar de um estado fluido para um estado semi-sólido ou plástico instantâneamente quando sujeitos a um campo magnético. Isto se dá devido ao alinhamento de partículas ferromagnéticas em dispersão no fluido ao longo das linhas de campo de tal maneira que uma resistência não-viscosa ao movimento pode ser obtida, cuja magnitude é função do campo magnético aplicado. Na prática, este efeito (ou funcionalidade) pode ser utilizado para promover um certo controle sobre as forças de amortecimento realizadas pelo amortecedor. O objetivo geral deste projeto é estudar uma metodologia simples de projeto de suspensões semi-ativas para automóveis usando amortecedores com fluidos magneto-reológicos. Para tal, os seguintes temas deverão ser tratados pelo aluno: i) modelagem do comportamento de um fluido magneto-reológico; ii) algoritmos de controle bem adaptados ao isolamento semi-ativo de vibrações; e iii) avaliação de índices de desempenho das suspensões semi-ativas estudadas e qualificação de parâmetros de projeto importantes. Por fim, um estudo de casos será realizado tendo como objetivo melhorar o desempenho de um veículo Formula SAE usando amortecedores magneto-reológicos em substituição aos amortecedores tradicionais utilizados atualmente. Este projeto justifica-se pela importância e atualidade de estudos de alternativas viáveis para o projeto de suspensões automotivas semi-ativas.