Análise da estabilidade aeroelástica de painéis sanduíches viscoelásticos em regime subsônico empregando o método doublet-lattice não planar.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cunha, Bruno Sousa Carneiro da
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/36712
http://doi.org/10.14393/ufu.te.2022.616
Resumo: The engineers of aeronautical industries are frequently facing with subsonic panel flutter phenomena, where the design and analyses of aerospace vehicles requires the knowledge of their critical flutter speeds for safety requirements and to avoid catastrophes. Thus, whenever possible it is important to evaluate efficient and low cost aeroelastic control strategies to deal with the problem of panel flutter phenomenon. In this context, the use of passive constraining viscoelastic layers seems to be an interesting alternative to be used in such situations. However, the structural and aerodynamic modeling procedures of an aeroviscoelastic system subjected to a subsonic airflow are not easy. In most of the cases, the difficult is related to the fact that, the viscoelastic behavior depends strongly on the excitation frequency and temperature, resulting in some difficulties during the coupling between the structural and aerodynamic models to account for the unsteady aerodynamics and complex behavior of the viscoelastic part, simultaneously. In this study, it is proposed an efficient numerical strategy to model aeroviscoelastic systems under subsonic airflows for panel flutter suppression. Here, the curved panel model of a thin three-layer sandwich panel and aerodynamic loadings using the nonplanar Doublet-Lattice method (DLM) are constructed both in MATLAB® environment code denominated AEROSOLVER that is interfacing the commercial software ANSYS® that is responsible to supply the information of the finite element (FE) modeling such as: elementary and global matrices, boundary condition, geometric properties, coordinate systems, etc. In addition, to solve the resulting equations of the aeroviscoelastic system, an adapted version of the PK method is proposed together with the using of Roger's approximation to calculate the generalized aerodynamic matrix (GAM) and estimate the critical flutter speed for curved sandwich panels using materials viscoelastic. Further, is studied the influence of parameters that characterize the performance of the viscoelastic treatment, such as temperature and layer thickness.
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Thus, whenever possible it is important to evaluate efficient and low cost aeroelastic control strategies to deal with the problem of panel flutter phenomenon. In this context, the use of passive constraining viscoelastic layers seems to be an interesting alternative to be used in such situations. However, the structural and aerodynamic modeling procedures of an aeroviscoelastic system subjected to a subsonic airflow are not easy. In most of the cases, the difficult is related to the fact that, the viscoelastic behavior depends strongly on the excitation frequency and temperature, resulting in some difficulties during the coupling between the structural and aerodynamic models to account for the unsteady aerodynamics and complex behavior of the viscoelastic part, simultaneously. In this study, it is proposed an efficient numerical strategy to model aeroviscoelastic systems under subsonic airflows for panel flutter suppression. Here, the curved panel model of a thin three-layer sandwich panel and aerodynamic loadings using the nonplanar Doublet-Lattice method (DLM) are constructed both in MATLAB® environment code denominated AEROSOLVER that is interfacing the commercial software ANSYS® that is responsible to supply the information of the finite element (FE) modeling such as: elementary and global matrices, boundary condition, geometric properties, coordinate systems, etc. In addition, to solve the resulting equations of the aeroviscoelastic system, an adapted version of the PK method is proposed together with the using of Roger's approximation to calculate the generalized aerodynamic matrix (GAM) and estimate the critical flutter speed for curved sandwich panels using materials viscoelastic. Further, is studied the influence of parameters that characterize the performance of the viscoelastic treatment, such as temperature and layer thickness.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoTese (Doutorado)Os engenheiros da indústria aeronáutica se deparam frequentemente com fenômenos de flutter de painéis em regime subsônico, uma vez que o projeto e análise de veículos aeroespaciais requerem o conhecimento de suas velocidades críticas de flutter para requisitos de segurança e prevenção de catástrofes. Assim, sempre que possível é importante avaliar estratégias de controle aeroelástico eficientes e de baixo custo para lidar com o problema do fenômeno do flutter de painel. Neste contexto, o uso de camadas viscoelásticas para controle passivo é uma alternativa interessante a ser utilizada em tais situações. No entanto, os procedimentos de modelagem estrutural e aerodinâmica de um sistema aeroviscoelástico submetido a um fluxo de ar em regime subsônico não são triviais. Na maioria dos casos, a dificuldade está relacionada ao fato do comportamento viscoelástico depender fortemente da frequência de excitação e temperatura, resultando em problemas durante o acoplamento entre os modelos estruturais e aerodinâmicos para atender o carregamento não estacionário do modelo aerodinâmico e o comportamento complexo dos materiais viscoelásticos, ocorrendo de forma simultânea. Neste estudo é proposta uma estratégia numérica para modelar sistemas aeroviscoelásticos sob escoamento em regime subsônico para supressão de flutter em painéis sanduíches. Utiliza-se um modelo estrutural curvilíneo com três camadas acoplado com o carregamento aerodinâmico por meio do Método Doublet- Lattice (DLM) não planar, sendo ambos construídos em ambiente MATLAB® denominado AEROSOLVER o qual faz interfaceamento com o software comercial ANSYS® que é responsável por fornecer as informações da modelagem de elementos finitos (FE) como: matrizes elementares e globais, condição de contorno, propriedades geométricas, sistemas de coordenadas, entre outros. Além disso, para resolver as equações resultantes do sistema aeroviscoelástico, uma versão adaptada do método PK é proposta, juntamente com a utilização da aproximação de Roger para cálculo da matriz aerodinâmica generalizada (GAM), a fim de estimar as velocidades críticas de flutter para painéis curvos sanduíches utilizando materiais viscoelásticos. Ademais, estuda-se a influência de parâmetros que caracterizam o desempenho do tratamento viscoelástico como temperatura e espessura de camada.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Engenharia MecânicaLima, Antônio Marcos Gonçalves dehttp://lattes.cnpq.br/0632660969306570Silva, Roberto Gil Annes dahttp://lattes.cnpq.br/7418081905753646Souza, Francisco José dehttp://lattes.cnpq.br/1257320066520278Lobato, Fran Sergiohttp://lattes.cnpq.br/7640108116459444Camacho, Ramiro Gustavo Ramirezhttp://lattes.cnpq.br/6194277568885657Cunha, Bruno Sousa Carneiro da2023-01-10T21:14:50Z2023-01-10T21:14:50Z2022-12-01info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfCUNHA, Bruno Sousa Carneiro da. Análise da estabilidade aeroelástica de painéis sanduíches viscoelásticos em regime subsônico empregando o método doublet-lattice não planar. 2022. 120 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2022.616.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/36712http://doi.org/10.14393/ufu.te.2022.616porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2024-09-11T13:03:49Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/36712Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2024-09-11T13:03:49Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
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