Título: OTIMIZAÇÃO DE ESTRUTURAS APLICADAS A VEÍCULOS AÉREOS NÃO TRIPULADOS SOB EFEITO DE INCERTEZAS

Título alternativo: OPTIMIZATION OF STRUCTURES APPLIED TO UNMANNED AERIAL VEHICLES UNDER UNCERTAINTIES

Autoria de: Izadora Aparecida Ramos

Orientação de: Francisco Scinocca

Presidente da banca: Francisco Scinocca

Primeiro membro da banca: Fábio Lúcio Santos

Segundo membro da banca: Wander Gustavo Rocha Vieira

Palavras-chaves: Otimização Estrutural, Elementos Finitos, Incertezas, Análise Modal, Six-Sigma

Data da defesa: 27/08/2020

Semestre letivo da defesa: 2020-1

Data da versão final: 02/09/2020

Data da publicação: 02/09/2020

Referência: Ramos, I. A. OTIMIZAÇÃO DE ESTRUTURAS APLICADAS A VEÍCULOS AÉREOS NÃO TRIPULADOS SOB EFEITO DE INCERTEZAS. 2020. 82 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2020.

Resumo: Estruturas leves são de fundamental importância para a indústria aeroespacial, aeronáutica, automotiva, agrícola, civil, eólica, naval, petróleo e gás, entre outras. Projetos robustos, que associam técnicas de otimização, são capazes de maximizar as características mecânicas desejadas em estruturas, ao mesmo tempo que minimizam algum comportamento estático ou dinâmico indesejado. As estruturas otimizadas apresentam um baixíssimo coeficiente de segurança em seu projeto. Assim, para garantir a confiabilidade destes tipos de estruturas leves, é de fundamental importância levar em consideração o efeito das incertezas em seu projeto. Incertezas paramétricas, que são advindas da inerente variabilidade da propriedade dos materiais e seu processo de fabricação e incertezas não-paramétricas, que surgem da modelagem do sistema, devem ser analisadas afim de obter um modelo estocástico robusto o suficiente para garantir sua integridade estrutural durante o uso. Não apenas esforços estáticos devem ser considerados no projeto de estruturas, pois os dinâmicos podem ocasionar falhas catastróficas. Portanto, a caracterização do comportamento dinâmico da estrutura é de grande interesse, sendo o uso de técnicas de análise modal fundamental para estudar a resposta da mesma quando sujeita às suas condições de uso. Assim, o presente estudo propõe uma metodologia para otimizar os parâmetros geométricos da asa de uma aeronave rádio controlada de forma a reduzir sua massa estrutural, e posteriormente analisar e quantificar os efeitos das incertezas na estrutura obtida.

Abstract: Lightweight structures are of fundamental importance for several applications in aerospace, aeronautics, automotive, agricultural, civil, wind, naval, oil and gas industries. Robust designs that combine optimization techniques are able to maximize the desired mechanical characteristics in structures while minimizing some unwanted static or dynamic behavior. On the other hand, optimized structures have a very low safety factor. Therefore, to ensure the reliability of these types of lightweight structures, it is of fundamental importance to take into the account the uncertainties effects on the project design. In this way, parametric uncertainties, which arise from the inherent variability of material properties and its manufacturing process, and nonparametric uncertainties, which arise from system modeling, should be analyzed in order to obtain a robust model. Stochastic models are used to incorporate these uncertainties and consequently ensure the structural integrity. Not only static efforts should be considered in the design of structures, as the dynamic ones can cause catastrophic failures. Therefore, the characterization of the dynamic behavior of the structure is of great interest, being the use of modal analysis techniques fundamental to study its response when subject to its conditions of use. Thus, the present study proposes a methodology to optimize the geometric parameters of the wing of a radio controlled aircraft in order to reduce its structural mass, and to analyze and quantify the effects of uncertainties on the obtained structure.

URI: sip.prg.ufla.br/publico/trabalhos_conclusao_curso/acessar_tcc_por_curso/
engenharia_mecanica/20201201510567

URI alternaviva: repositorio.ufla.br/handle/1/45108

Curso: G032 - ENGENHARIA MECÂNICA (BACHARELADO)

Nome da editora: Universidade Federal de Lavras

Sigla da editora: UFLA

País da editora: Brasil

Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso

Nome da língua do conteúdo: Português

Código da língua do conteúdo: por

Licença de acesso: Acesso aberto

Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras

URI da licença: repositorio.ufla.br

Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br

Detentores dos direitos autorais: Izadora Aparecida Ramos e Universidade Federal de Lavras

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