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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-0593-9709
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Análise da estabilidade aeroelástica de painéis sanduíches viscoelásticos em regime subsônico empregando o método doublet-lattice não planar.
Alternate title (s): Analysis of the aeroelastic stability of viscoelastic sandwich panels in subsonic regime using the nonplanar doublet-lattice method.
Author: Cunha, Bruno Sousa Carneiro da
First Advisor: Lima, Antônio Marcos Gonçalves de
First member of the Committee: Silva, Roberto Gil Annes da
Second member of the Committee: Souza, Francisco José de
Third member of the Committee: Lobato, Fran Sergio
Fourth member of the Committee: Camacho, Ramiro Gustavo Ramirez
Summary: Os engenheiros da indústria aeronáutica se deparam frequentemente com fenômenos de flutter de painéis em regime subsônico, uma vez que o projeto e análise de veículos aeroespaciais requerem o conhecimento de suas velocidades críticas de flutter para requisitos de segurança e prevenção de catástrofes. Assim, sempre que possível é importante avaliar estratégias de controle aeroelástico eficientes e de baixo custo para lidar com o problema do fenômeno do flutter de painel. Neste contexto, o uso de camadas viscoelásticas para controle passivo é uma alternativa interessante a ser utilizada em tais situações. No entanto, os procedimentos de modelagem estrutural e aerodinâmica de um sistema aeroviscoelástico submetido a um fluxo de ar em regime subsônico não são triviais. Na maioria dos casos, a dificuldade está relacionada ao fato do comportamento viscoelástico depender fortemente da frequência de excitação e temperatura, resultando em problemas durante o acoplamento entre os modelos estruturais e aerodinâmicos para atender o carregamento não estacionário do modelo aerodinâmico e o comportamento complexo dos materiais viscoelásticos, ocorrendo de forma simultânea. Neste estudo é proposta uma estratégia numérica para modelar sistemas aeroviscoelásticos sob escoamento em regime subsônico para supressão de flutter em painéis sanduíches. Utiliza-se um modelo estrutural curvilíneo com três camadas acoplado com o carregamento aerodinâmico por meio do Método Doublet- Lattice (DLM) não planar, sendo ambos construídos em ambiente MATLAB® denominado AEROSOLVER o qual faz interfaceamento com o software comercial ANSYS® que é responsável por fornecer as informações da modelagem de elementos finitos (FE) como: matrizes elementares e globais, condição de contorno, propriedades geométricas, sistemas de coordenadas, entre outros. Além disso, para resolver as equações resultantes do sistema aeroviscoelástico, uma versão adaptada do método PK é proposta, juntamente com a utilização da aproximação de Roger para cálculo da matriz aerodinâmica generalizada (GAM), a fim de estimar as velocidades críticas de flutter para painéis curvos sanduíches utilizando materiais viscoelásticos. Ademais, estuda-se a influência de parâmetros que caracterizam o desempenho do tratamento viscoelástico como temperatura e espessura de camada.
Abstract: The engineers of aeronautical industries are frequently facing with subsonic panel flutter phenomena, where the design and analyses of aerospace vehicles requires the knowledge of their critical flutter speeds for safety requirements and to avoid catastrophes. Thus, whenever possible it is important to evaluate efficient and low cost aeroelastic control strategies to deal with the problem of panel flutter phenomenon. In this context, the use of passive constraining viscoelastic layers seems to be an interesting alternative to be used in such situations. However, the structural and aerodynamic modeling procedures of an aeroviscoelastic system subjected to a subsonic airflow are not easy. In most of the cases, the difficult is related to the fact that, the viscoelastic behavior depends strongly on the excitation frequency and temperature, resulting in some difficulties during the coupling between the structural and aerodynamic models to account for the unsteady aerodynamics and complex behavior of the viscoelastic part, simultaneously. In this study, it is proposed an efficient numerical strategy to model aeroviscoelastic systems under subsonic airflows for panel flutter suppression. Here, the curved panel model of a thin three-layer sandwich panel and aerodynamic loadings using the nonplanar Doublet-Lattice method (DLM) are constructed both in MATLAB® environment code denominated AEROSOLVER that is interfacing the commercial software ANSYS® that is responsible to supply the information of the finite element (FE) modeling such as: elementary and global matrices, boundary condition, geometric properties, coordinate systems, etc. In addition, to solve the resulting equations of the aeroviscoelastic system, an adapted version of the PK method is proposed together with the using of Roger's approximation to calculate the generalized aerodynamic matrix (GAM) and estimate the critical flutter speed for curved sandwich panels using materials viscoelastic. Further, is studied the influence of parameters that characterize the performance of the viscoelastic treatment, such as temperature and layer thickness.
Keywords: controle aeroviscoelástico
materiais viscoelásticos
aerodinâmica não estacionária
método Doublet-Lattice não planar
sistema aeroviscoelástico
Aeroviscoelastic control
viscoelastic materials
unsteady aerodynamic
nonplanar Doublet-Lattice method
aeroviscoelastic system
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::DINAMICA DOS CORPOS RIGIDOS, ELASTICOS E PLASTICOS
Subject: Engenharia mecânica
Indústria aeronáutica
Viscoelasticidade
Aerodinâmica supersônica
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: CUNHA, Bruno Sousa Carneiro da. Análise da estabilidade aeroelástica de painéis sanduíches viscoelásticos em regime subsônico empregando o método doublet-lattice não planar. 2022. 120 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2022.616.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2022.616
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/36712
Date of defense: 1-Dec-2022
Appears in Collections:TESE - Engenharia Mecânica

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