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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/27176
ORCID: | http://orcid.org/0000-0001-7317-9599 |
Document type: | Tese |
Access type: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States |
Title: | Metodologia ótima robusta para o projeto de uma técnica de controle passivo de supressão do fenômeno de flutter em painéis compósitos de interesse aeronáutico |
Alternate title (s): | Optimal robust methodology for the design of a passive control technique for flutter phenomena suppression in aeronautical composite panels |
Author: | Ribeiro, Lorrane Pereira |
First Advisor: | Lima, Antônio Marcos Gonçalves de |
First member of the Committee: | Paula, Aline Souza de |
Second member of the Committee: | Koroishi, Edson Hideki |
Third member of the Committee: | Finzi Neto, Roberto Mendes |
Fourth member of the Committee: | Cavalini Jr, Aldemir Aparecido |
Summary: | Confiabilidade e segurança em estruturas aeronáuticas são fundamentais e, para isso, é necessário que se conheça as respostas destes sistemas e se realize uma investigação da estabilidade dinâmica e aeroelástica das mesmas para várias condições de carregamento. Neste sentido, o emprego dos materiais compósitos tem sido cada vez mais comum na indústria aeronáutica para a construção de estruturas cada vez mais leves e com melhores propriedades mecânicas. Entretanto, problemas como vibrações e ruído indesejáveis são potencializados com o emprego de tais materiais para atender aos interesses de construção de estruturas leves e com aumento das velocidades de operação. Portanto, torna-se necessário o uso de estratégias de controle eficazes para atacar tais problemas. Este trabalho demonstra a viabilidade do uso de uma ferramenta de controle passivo do flutter de painéis compósitos através do emprego dos circuitos elétricos shunt multimodais. Para uma aplicação mais realística de interesse industrial, foi considerada a presença de incertezas nos principais parâmetros de projeto do sistema de controle e estes parâmetros incertos modelados como campos estocásticos Gaussianos e discretizados através da expansão de Karhunèn-Loeve no contexto do Método dos Elementos Finitos Estocásticos. Além disso, para obtenção de um circuito shunt multimodal mais eficiente e robusto no tocante ao controle aeroelástico, uma estratégia de otimização multiobjetivo robusta também foi implementada. Neste caso, funções de vulnerabilidades adicionais foram combinadas com as funções objetivo originais do problema para levar em conta as incertezas nos parâmetros de projeto durante o processo de otimização. Entretanto, tendo em vista o alto custo computacional requerido na obtenção das soluções ótimas e robustas, o emprego de uma técnica de redução de modelos bem adaptada aos sistemas aeroeletromecânicos se fez necessária. |
Abstract: | Reliability and safety in aeronautical structures are fundamental aspects to dealt with. Thus, it is necessary to know the responses of such systems in order to investigate their dynamic and aeroelastic stability for various loading scenarios. The use of composite materials has been increasingly in aeronautical industries for the construction of lighter structures with better mechanical properties. However, problems such as vibrations and noise are augmented significantly by the use of such materials due to the construction of lighter structures with increasing their operating speeds. Therefore, it is necessary to use efficient control strategies to deal with such problems. This work demonstrates the feasibility of using a passive composite panel flutter control tool via multimodal shunt electrical circuits. For a more realistic application of industrial interest, uncertainties present in main design parameters of the control system was considered and these uncertainties modeled as Gaussian stochastic fields and discretized by Karhunèn-Loeve expansion in the context of the Stochastic Finite Element Method. In addition, to achieve a more efficient and robust multimodal shunt circuit in aeroelastic control, a robust multi-objective optimization strategy was also implemented. In this case, additional vulnerability functions were combined with the original problem objective functions to account uncertain parameters during the optimization process. However, due to high computational cost required to obtain the optimal and robust solutions, a model reduction technique well adapted to the aeroelectromechanical systems was used. |
Keywords: | Aeroelasticidade Aeroelasticity Modelagem estocástica Stochastic modeling Materiais compósitos Composite materials Circuitos shunt multimodais Multimodal shunt circuits Otimização multiobjetivo robusta Robust multiobjective optimization |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
Quote: | RIBEIRO, Lorrane Pereira. Metodologia ótima robusta para o projeto de uma técnica de controle passivo de supressão do fenômeno de flutter em painéis compósitos de interesse aeronáutico. 2019. 143f. Tese de Doutorado (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2404. |
Document identifier: | http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2404 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/27176 |
Date of defense: | 25-Sep-2019 |
Appears in Collections: | TESE - Engenharia Mecânica |
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