Influência do raio de filete na flambagem de painéis com reforçadores integrados.

• Autor(a) principal: Garcia, Fernando Gonçalves
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-01072021-155630/
• topic: Aeronautical structures; Buckling; Engenharia; Engenharia aeronáutica; Estrutura de aeronaves (Otimização); Fillet radius; Finite element method; Flambagem; Método dos Elementos Finitos; Optimization; Stiffened panel; Structural analysis; Wing

O uso de painéis com reforçadores integrados (PRIs), em asas de pequeno e médio porte ou em asas muito carregadas, é frequente na aviação. Essas estruturas de paredes finas são sujeitas a carregamentos compressivos durante sua vida útil que podem causar tanto a flambagem global quanto local do painel. Além disso, a busca de estruturas ainda mais leves faz com que a flambagem se torne cada vez mais importante no projeto de aeronaves. Não obstante a importância do método dos elementos finitos na obtenção das cargas críticas de flambagem de PRIs, resultados baseados em gráficos publicados pela NACA ainda são usados com frequência nas fases preliminares do projeto de asa. Contudo, esses gráficos consideram painéis idealizados e negligenciam detalhes geométricos como o raio de filete. O principal objetivo deste trabalho é a criação de novos gráficos que forneçam o coeficiente de flamgagem local de PRIs considerando o efeito do raio de filete. Para isto, centenas de modelos de elementos finitos de alta fidelidade foram simulados para a determinação dos coeficientes de flambagem corrigidos, considerando diversas configurações geométricas. Foi possível concluir, assim, que os coeficientes de flambagem local de PRIs podem ser significativamente aumentados quando se considera o efeito do raio de filete. A metodologia usada e sua validação, por meio de resultados e ensaios publicados, são apresentadas neste trabalho. Os aumentos médios da tensão de flambagem local verificados estão, na maioria dos casos, entre 24,8% e 65,4% em PRIs filetados, no regime linear, dependendo da geometria do painel. Este trabalho apresenta também uma metodologia de projeto para um PRI otimizado (com reforçador blade) sob uma determinada intensidade de carregamento considerando o raio de filete. Verificou-se que a redução de peso neste caso pode chegar a 10%, dependendo do nível de carregamento entre outros aspectos. Também foram discutidas e apresentadas neste trabalho: i) uma representação simplificada por elementos finitos de PRIs (com reforçadores blade) para a fase de pré-dimensionamento e detalhamento estrutural e ii) uma proposta para ensaio de um subcomponente representando um PRI para a avaliação do carregamento crítico de flambagem local e da condição pós-flambagem.