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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
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