Um estudo sobre otimização aeroelástica usando compósitos laminados de rigidez variável na maximização da velocidade de flutter

• Autor(a) principal: Roldo, Guilherme
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/148037
• topic: Engenharia mecânica; Aeroelastic tailoring; Laminate composites; Variable stiffness composites; Flutter

Este trabalho estuda como o uso de compósitos laminados de rigidez variável no projeto de estruturas aeronáuticas pode aumentar a perfonnance aeroelástica destas estruturas. O fenômeno aeroelástico de interesse neste trabalho é o flutter, instabilidade aeroelástica ocasionada pelo acoplamento entre forças aerodinâmicas e um ou mais modos vibracionais da estrutura. Este fenômeno apresenta caracterlsticas potencialmente destrutivas, e, portanto, deve-se assegurar que sua ocorrência ocorra fora do envelope de voo da aeronave. Para isto, estratégias de otimização utilizando programação linear e algoritmo genético são usadas para maximizar a velocidade de ocorrência de flutter, usando como variáveis de projeto as orientações das fibras do material, que podem variar ao longo da asa. Neste trabalho são estudados os caso de orientação constante das fibras e de orientação variável lineannente. Uma placa plana de grafite-epóxi é usada neste trabalho como modelo simplificado representando uma asa de um veículo aéreo não tripulado (VANT). O método dos elementos finitos é utilizado para discretizar a estrutura com elementos de casca, permitindo obter as matrizes de rigidez e massa. A resposta modal da estrutura é dada pela resolução do problema de autovalores e autovetores da equação de movimento hannônico livre. Os cálculos de aerodinâmica não-estacionária são realizados através do método de paineis com o software comercial ZAERO. Resultados para compósitos tradicionais, com fibras unidirecionais, e de rigidez variável linearmente são apresentados, para laminados constituídos por 1 e 2 lâminas. Para os casos estudados, o uso de compósitos de rigidez variável apresenta um aumento na velocidade de inicio de flutter de, aproximadamente, 2% comparado aos compósitos tradicionais.