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Dissertação

{pt_PT=Modelling and Validation of Finite Elements Structural Analysis of ISTSat-1} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=É apresentado neste trabalho um CubeSat desenvolvido e construído por estudantes da Universidade de Lisboa, com o objetivo de demonstrar um recetor e antena de sinal ADS-B (Automatic Dependent Surveillance - Broadcast). É apresentado um modelo de Elementos Finitos do CubeSat, incluindo todas as decisões, premissas e simplificações feitas e os elementos e condições fronteira usados. Uma análise estática é realizada, demonstrando que o CubeSat suporta as cargas dinâmicas (convertidas em estaticamente equivalentes) durante o lançamento. São realizadas análises modais, providenciando os modos do CubeSat, tanto para correlação como para demonstrar que a frequência fundamental se encontra acima do nível de frequência exigido pela autoridade responsável pelo lançamento. Os procedimentos e configurações de uma campanha de testes modais com martelo de impacto são explicados e os dados experimentais obtidos são apresentados, mostrando-se a boa qualidade dos mesmos. As frequências naturais, modos de vibração e os coeficientes de amortecimentos são extraídos com recurso a um algoritmo de extração modal. Por último, os modos experimentais são comparados com os modos computacionais com recurso ao MAC (Modal Assurance Criterion) no intervalo [0,1400] Hz. Conclui-se que o Modelo de Elementos Finitos apresenta boa correlação até aos 1000 Hz, apesar de algumas discrepâncias, aumentando a confiança no modelo de Elementos Finitos. Também é demonstrado que é viável o uso de martelos de impacto para testar CubeSats e validar modelos de Elementos Finitos, reduzindo a necessidade de testes de verificação demasiado agressivos, que acarretam o risco de danificar o CubeSat antes do lançamento., en=In this work, it is presented a student developed and built CubeSat, from the University of Lisbon, meant to demonstrate a compact Automatic Dependent Surveillance - Broadcast receiver and antenna. A Finite Element model of the CubeSat is shown, including all decisions, assumptions and simplifications made, and elements and boundary conditions used. A static analysis is performed, demonstrating that the CubeSat can endure the dynamic loads (converted into statically equivalent) during launch. Modal analyses are also conducted, providing the CubeSat's modes, both for correlation purposes and to demonstrate that the fundamental frequency is above the frequency level required by the authorities responsible for the launch. The procedures and set-up of an impact hammer modal test campaign are explained, the experimental data is presented, and its good quality is shown. The natural frequencies, damping coefficients and mode shapes are extracted from the experimental data with the use of a modal fitting algorithm. Finally, the experimental modes are correlated to the computational modes with the Modal Assurance Criterion in the [0-1400] Hz range. It is concluded that, despite some issues and discrepancies, the Finite Element model shows good correlation up to 1000 Hz, increasing confidence in the CubeSat's Finite Element model. It is also demonstrated that it is feasible to test CubeSats through impact testing and validate its Finite Element model, reducing the need for aggressive verification tests that have a risk of overstressing and damaging the CubeSat before launch.}
Keywords: {pt=CubeSat, Análise Estrutural, Método dos Elementos Finitos, Teste Modal, Validação, en=CubeSat, Structural Analysis, Finite Element Method, Modal Testing, Validation}

Discussão: dezembro 6, 2021, 15:0