Análise de feixe de molas em material compósito para veículos pesados: fabricado a partir de fibra de vidro e resina epóxi

Abstract

O estudo tem como foco analisar a substituição de feixes de molas metálicas convencionais por molas de corpo único feitas de materiais compósitos estruturais aplicadas em veículos pesados. O trabalho apresenta o projeto e a implementação de uma máquina bobinadora de filamentos para a produção dessas molas. A análise inclui cálculos de capacidade de carga e espessura necessária para as molas compostas. Para fabricação utilizou-se fibra de vidro e resina epóxi, com o uso de uma máquina de enrolamento de filamentos para sua manufatura. Nos testes realizados, tanto laboratoriais quanto dinâmicos em veículos, mostram um desempenho satisfatório na absorção de vibrações e na estabilidade de condução do veículo. Além disso, um modelo teórico e uma equação para o comportamento à fratura foram apresentados, o que sugere que as molas compostas podem efetivamente substituir as molas de aço em veículos comerciais de carga, proporcionando uma economia significativa de peso sem comprometer o seu desempenho. Este trabalho contribui para a viabilidade da implementação de molas compostas em veículos pesados, na busca por soluções mais leves e eficientes em termos de energia.

The study focuses on analyzing the replacement of conventional metal leaf springs with single- body springs made of structural composite materials applied in heavy-duty vehicles. The paper

presents the design and implementation of a filament winding machine for the production of these springs. The analysis includes calculations of load capacity and necessary thickness for the composite springs. Fiberglass and epoxy resin were used for manufacturing, employing a filament winding machine. Tests conducted, both in laboratory and in dynamic vehicle settings, demonstrate satisfactory performance in vibration absorption and vehicle driving stability. Additionally, a theoretical model and an equation for fracture behavior is presented, suggesting that composite springs can effectively replace steel springs in commercial cargo vehicles, providing significant weight savings without compromising performance. This work contributes to the feasibility of implementing composite springs in heavy-duty vehicles, aiming for lighter and more energy-efficient solutions.