Análise não linear do flutter supersônico de painéis curvos laminados reforçados

Autor(es)

Myrella Vieira Cabral

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/SBD)
• Data de defesa: 2021-04-26

Membros da banca

Flavio Donizeti Marques; António Joaquim Mendes Ferreira; Domingos Alves Rade

• Orientador: Flavio Donizeti Marques

Resumo

A instabilidade aeroelástica autoexcitada de placas ou cascas finas no regime supersônico é denominada flutter de painel e é capaz de causar falhas estruturais graves em aeronaves e veículos espaciais. Desse modo, para a previsão segura da vida em fadiga de revestimentos aeroespaciais, é fundamental que sejam realizadas análises confiáveis deste fenômeno. De fato, revestimentos aeronáuticos são tipicamente compostos por grandes painéis reforçados internamente. A presença desses elementos acaba subdividindo o painel em várias células menores capazes de interagir estruturalmente. No entanto, a grande maioria dos trabalhos publicados a respeito do comportamento aeroelástico de cascas e placas trata cada painel como uma estrutura isolada. Nesse contexto, o presente projeto de pesquisa tem como objetivo investigar os efeitos do acoplamento estrutural entre múltiplos painéis curvos e avaliar as imprecisões do modelo de painel isolado através de uma análise comparativa sistemática dos resultados de painéis isolados com o do presente modelo multicélula. Além disso, os efeitos de curvatura também serão investigados. Para tanto, a teoria de Mindlin para cascas rasas será utilizada em conjunto com as deformações não lineares de von Kármán. Para o modelo aerodinâmico, foi utilizada a teoria de primeira ordem do pistão, adequada para escoamentos supersônicos. As equações de energia são discretizadas através do método dos elementos finitos, obtendo-se, então, as equações aeroelásticas do movimento. Essas equações são resolvidas no domínio do tempo através de um método de integração de Newmark. O código final é verificado e validado por meio da comparação com soluções numéricas e analíticas das literatura e com o software comercial de elementos finitos, ABAQUS. Painéis cilíndricos de compósito com laminação simétrica e assimética com diferentes razões de curvatura foram analisados para as configurações streamwise e cross-stream referentes à direção do escoamento supersônico. Portanto, o efeito da curvatura, da direção do fluido e do esquema de laminação no comportamento anterior e posterior ao flutter de painéis curvos cilíndricos foram investigados. (AU)

• Processo FAPESP: 19/11309-9 - Análise aerotermoelástica do flutter supersônico não linear de painéis curvos reforçados em compósito
• Beneficiário: Myrella Vieira Cabral
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado