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Modelagem estrutural de vigas rotativas geometricamente não lineares para aplicações em rotores de helicóptero utilizando o método dos elementos finitos

Processo: 20/07335-1
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de agosto de 2020
Vigência (Término): 31 de julho de 2021
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Estruturas Aeroespaciais
Pesquisador responsável:Carlos do Carmo Pagani Júnior
Beneficiário:André Florentino Ribeiro
Instituição-sede: Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus Experimental São João da Boa Vista. São João da Boa Vista , SP, Brasil
Assunto(s):Estrutura de aeronaves   Dinâmica das estruturas   Dinâmica de rotores   Vigas   Método dos elementos finitos   Método variacional

Resumo

Este projeto de pesquisa propõe a implementação computacional de uma formulação de viga rotativa geometricamente não linear derivada de método variacional assintótico VAM - Variational-Asymptotic Method. O método VAM propõe a representação de uma formulação tridimensional de viga geometricamente não linear em termos de duas formulações complementares: 1) uma formulação unidimensional (1D), concisa e geometricamente exata ao longo da linha de referência da viga, e 2) uma análise bidimensional (2D), em geral linear, definida em cada seção transversal da viga. A combinação das formulações 1D e 2D resulta em uma formulação de viga com boa exatidão, e grande eficiência computacional quando comparada à formulações tridimensionais equivalentes. O método dos elementos finitos, associado ao método de Newton-Raphson, é aplicado para resolver numericamente as equações de viga que representam a formulação unidimensional, e obter as respostas estática e dinâmica da viga em termos de parâmetros geométricos, propriedades materiais, velocidade de rotação e carregamento externo. Embora este projeto se limite ao estudo estrutural de vigas com geometrias simples e materiais homogêneos e isotrópicos, o modelo de viga pode ser generalizado para ser aplicado à simulação de pás de helicóptero modeladas como vigas compósitas e geometricamente curvas. Esta formulação de viga também pode ser numericamente integrada ao modelo de esteira aerodinâmica denominado Generalized Dynamic Wake Model, resultando em um modelo aeroelástico compacto, preciso e computacionalmente eficiente para aplicações ao estudo do comportamento aeroelástico de pás flexíveis e estabilidade de rotores em condições operacionais prescritas.