Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/20184
Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Aberto
Title: Flutter de seções típicas com folga
Author: da Silveira, Bruno Henrique
First Advisor: Sanches, Leonardo
First member of the Committee: Guimarães, Thiago Augusto Machado
Second member of the Committee: Morais, Tobias Souza
Summary: A ciência que está interessada na interação entre a deformação de uma estrutura elástica em um escoamento e em suas forças aerodinâmicas resultantes é denominada aeroelasticidade. Certos problemas no campo da aeroelasticidade são naturalmente não lineares e, portanto, apresentam comportamentos que não são bem descritos através de ferramentas de análises de sistemas lineares. Sendo assim, novos métodos são necessários para a previsão e modelagem destes sistemas, com o intuito de reduzir os riscos e melhorar a eficiência das aeronaves. Estudos com aerofólios com superfície de controle de 3 GDL vem sendo feitos incorporando certas não linearidades para caracterizar os seus efeitos no comportamento dinâmico. Exemplos desta aplicação trata-se da consideração de folgas (“freeplay”) em superfícies de controle ou em outros tipos de junções. Este tipo de problema é relevante pois pode levar a comportamentos indesejáveis, diminuindo consideravelmente a margem de segurança de operação da aeronave, ocasionando problemas estruturais, fadiga de material e respostas trágicas. Devido a interação das forças e momentos aerodinâmicos atuantes no aerofólio, é necessária uma análise da aerodinâmica não-estacionária, o qual será baseada em ângulos de ataques inferiores a 20º e frequência reduzida menor que 0,1. Logo mais, uma análise mecânica da seção típica com superfície de comando é tomada para formulação das equações do movimento através das equações de Lagrange. De modo a incorporar a não linearidade no sistema dinâmico do aerofólio, é feito um ajuste de curvas usando uma aproximação de uma função hiperbólica da folga, chegando a uma função polinomial de 3° grau. Caracterizado e construído todo o sistema aeroelástico em questão, é possível identificar os efeitos do sistema com folga. Considerando um escoamento subsônico, é conduzido uma série de simulações computacionais com o objetivo de destacar as diferenças mais relevantes entre os sistemas dinâmicos com e sem folga. Por fim, através dos resultados obtidos aliados a uma análise orbital da superfície de controle, os efeitos observados são de um notável aumento nas amplitudes de resposta para o sistema não linear e o aparecimento das oscilações de ciclo limite após a velocidade de flutter.
Abstract: The science interested in the interaction between the deformation of an elastic structure in an airflow and the aerodynamics forces is called Aeroelasticity. Many problems in Aeroelasticity are naturally nonlinear and, for that reason, its behavior is not described very well with the linear analysis. Thus, new tools are necessary to predict and study the nonlinear aeroelasticy with the purpose to reduce the flying risks and enhance the aircraft efficiency. Recently, studies in 3-DOF airfoils with control surfaces are using certain nonlinearities to characterize the effects on its dynamics system. These methods consider on implementing the freeplay on control surfaces or other types of joints. This sort of problem is relevant because it can lead to unlikeable performance, reducing significantly the fly envelope, heading to structural failures, material fatigue and adverse aircraft responses. Therefore, it is essential to identify the structural dynamics effects induced by the nonlinearity freeplay on the control surface. Due to aerodynamics forces and momentums acting together on the airfoil section is fundamental to do a nonstationary aerodynamics analysis, on which will be based in angles of attack smaller than 20 and with values smaller than 0.1 of reduced frequencies. Furthermore, a dynamic analysis for the airfoil section with control surface is done using the Lagrange equations to figure the equations of motion. The nonlinearity enters in the dynamic system by a curve fitting utilizing a hyperbolic function approximation coming to a third-degree polynomial. This function would be added to the DOF related to control surface in the stiffness matrix. As the entire system was build and characterized, it is possible to find the effects on the system with freeplay. For instance, a subsonic airstream is conducted to a several computational simulations with the main goal is to characterize the more relevant differences between the aeroelastic system with and without the freeplay. Finally, the results observed is larger amplitudes on DOF responses for the system with freeplay and the appearance of the limit cycle oscillations after the flutter.
Keywords: Aeroelasticidade não linear
flutter
folga
ciclo-limite
Flutter
freeplay
Nonlinear Aeroelasticity
LCO
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA AEROESPACIAL::ESTRUTURAS AEROESPACIAIS::AEROELASTICIDADE
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: DA SILVEIRA, B. H., Flutter de seções típicas com folga, 2017, 68 f. Trabalho de conclusão de curso, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, Brasil.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/20184
Date of defense: 24-Nov-2017
Appears in Collections:TCC - Engenharia Mecânica

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
FlutterSeçõesTípicas.pdf4.32 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.