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dc.creatorBastos, Pedro Davim-
dc.date.accessioned2024-11-05T13:51:26Z-
dc.date.available2024-11-05T13:51:26Z-
dc.date.issued2024-04-12-
dc.identifier.citationBASTOS. Pedro Davim. Dimensionamento estrutural de asas: uma abordagem com estruturas treliçadas modulares e otimização baseada em um metamodelo. 2024. 84 f. Trabalho de Conclusão ded Curso (Graduação em Engenharia Aeronáutica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43790-
dc.description.abstractDisruptive projects and technologies have been presented with the aim of improving and reducing structural weight during aircraft design. With the replacement of fossil fuel by electric propulsive systems and, consequently, with the removal of fuel tanks from the wing’s inner structure, it is possible to rethink and develop new ways to optimize and reduce its weight. Therefore, based on the Common Research Model’s wingbox, this work aims to showcase the effectiveness of a truss-based inner structure in fulfilling this objective in commercial aircraft, bringing a new structural design approach, in which the conventional inner structures, such as ribs, spars, and stringers, are replaced solely by a truss-based one, and its joints are represented by mass elements. The linear static analysis of the structure is performed using NASTRAN as its solver, which in turn is integrated into a particle swarm optimization in MATLAB that optimizes the design variables of the optimization problem. Those include the outer radius and thickness of each truss of the structural mesh, which have their maximum and minimum bounds determined using a Kriging metamodel of the simplified wing structure. Boundary conditions are based on the original Common Research Model and an aerodynamic model that is able to determine the acting loads in different conditions. The possibility of removing unnecessary elements is also evaluated, while still ensuring the minimum aerodynamic profile necessary to form the wing. The wingbox structure is then optimized in search of the lowest structural weight considering stress constraints. The results, verified by a buckling and an aerodynamic flutter post-analyses, show that truss-based modular structures can be a good strategy in structural wing designs, in terms of modularity and reduction of weight.pt_BR
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Geraispt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Embargadopt_BR
dc.subjectWing Designpt_BR
dc.subjectOptimizationpt_BR
dc.subjectAircraft Structurespt_BR
dc.subjectMetamodelspt_BR
dc.subjectDimensionamento de Asaspt_BR
dc.subjectEstruturas Aeronáuticaspt_BR
dc.subjectOtimizaçãopt_BR
dc.titleWing structural design: an approach with truss-based modular structures and metamodel-based optimizationpt_BR
dc.title.alternativeDimensionamento estrutural de asas: uma abordagem com estruturas treliçadas modulares e otimização baseada em um metamodelopt_BR
dc.typeTrabalho de Conclusão de Cursopt_BR
dc.contributor.advisor1Silva, Higor Luis-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2478587933474876pt_BR
dc.contributor.referee1Cavallini Junior, Aldemir Aparecido-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0387727577180664pt_BR
dc.contributor.referee2Castro, Saullo Giovani Pereira-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/6730194954643430pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7835112311088183pt_BR
dc.description.degreenameTrabalho de Conclusão de Curso (Graduação)pt_BR
dc.description.resumoClassicamente, diversos projetos e tecnologias disruptivas visando otimizar e reduzir o peso estrutural durante o dimensionamento estrutural de uma aeronave já foram investigados. Com a substituição de combustíveis fósseis por sistemas propulsivos elétricos e, consequentemente, com a remoção de tanques de combustível da estrutura interna da asa, é possível repensar e desenvolver novas alternativas de como otimizar e reduzir o seu peso. Com isso, baseado na wingbox do Common Research Model, esse estudo visa demonstrar a efetividade de uma estrutura interna treliçada em cumprir esse objetivo no caso de aeronaves comerciais, introduzindo uma nova abordagem de dimensionamento estrutural, na qual as estruturas internas tradicionais, como nervuras e longarinas, são completamente substituídas por uma estrutura treliçada, com suas juntas representadas por elementos de massa. A análise estática da estrutura é executada utilizando o NASTRAN como solver e é integrada com uma otimização por enxame de partículas em MATLAB, que otimiza as variáveis do problema de otimização. Essas variáveis são o raio externo e espessura de cada elemento de treliça da malha estrutural, que tem seus limites máximos e mínimos determinados através de um metamodelo Kriging simplificado do modelo de otimização da aeronave. As condições de contorno são baseadas nas do Common Research Model original e em um modelo aerodinâmico que pode determinar as cargas atuantes na estrutura em diferentes condições. A possibilidade de remover elementos desnecessários para manter o perfil aerodinâmico da asa também é avaliada. Sendo assim, a estrutura interna da asa é otimizada com a função objetivo de minimizar o peso com base em restrições estruturais. Os resultados, verificados por pós-análises de flambagem e de aeroelasticidade, demonstram que as estruturas treliçadas modulares podem ser uma boa estratégia em dimensionamentos de asas, em termos de modularidade e de redução de peso.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.courseEngenharia Aeronáuticapt_BR
dc.sizeorduration84pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIASpt_BR
dc.embargo.termsUm artigo baseado no TCC está sendo avaliado para publicação no periódico Structural and Multidisciplinary Optimization da Springerpt_BR
dc.description.embargo2026-04-12-
Appears in Collections:TCC - Engenharia Aeronáutica

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