Dissertação

{en_GB=Structural Optimization of a Landing Gear} {} EVALUATED

{pt=Esta dissertação consiste num processo de otimização do trem de aterragem de um Veículo Aéreo não tripulado (UAV) existente. Para tal, foram executadas otimizações do material compósito, com o objetivo principal de redução do peso da estrutura, mantendo a sua integridade estrutural. Os estudos foram realizados recorrendo a um software de an´ alise estrutural de elementos finitos acoplado a um algoritmo de otimização apropriado. No que concerne a análise de elementos finitos, a estrutura em estudo foi sujeita ao carregamento da situação de fase de voo mais crítica - a aterragem - suportando o peso correspondente ao restante da aeronave. Para concretizar esta tese, foi feita uma revisão bibliográfica de modo a conhecer melhor o comportamento de materiais compósitos. Para al ´em disso, foi feita uma pesquisa sobre um algoritmo de otimização que se adequa ao problema - o DriectSearch Method. Em segundo lugar, foi necessária a modelação inicial do trem de aterragem: escolha da malha adequada e o tipo de elementos a serem utilizados; modelação inicial do material compósito ao redor da estrutura do trem; modelação do teste de impacto e teste de choque, que correspondem `a fase de aterragem para, posteriormente, dividir o processo de otimização em problemas mais reduzidos que, gradualmente, se aumenta o design space. Finalmente, foi efetuado uma análise comparativa entre o ponto inicial e os resultados: o resultado principal, redução do peso da estrutura, foi alcançado. Adicionalmente, verificou-se que a integridade estrutural do trem de aterragem foi mantida., en=This dissertation consists on the process of optimizing the landing gear of an existing Unmanned Aerial Vehicle (UAV). For this purpose, a composite optimization was performed with the main objective of reducing the weight of the structure while maintaining its structural integrity. The studies were carried out using a finite element structural analysis software coupled with an appropriate optimization algorithm. Regarding the Finite Element Analysis, the structure was subjected to a load during the most critical flight phase, the landing. In this phase, the landing gear supports the weight corresponding to the rest of the aircraft structure. In order to write this thesis, a brief literature review was conducted to better understand the behaviour of composite materials. Also, a review about the optimization method called Direct MultiSearch (DMS) was made. Secondly, it was necessary to do an initial model of the Landing Gear (LG) with the following steps: choosing the adequate mesh and element types; modelling the initial state of the composite materials around the structure of the LG; modelling the drop and shock tests that correspond to the landing phase; to divide posteriorly, the optimization process into smaller problems with each problem gradually increasing the design space. Finally, a comparative analysis was done between the final results and the starting point: the primary goal, which was the reduction of the weight of the structure, was achieved. Additionally, it was verified that the structural integrity of the LG was maintained.}
{pt=Otimização de Estruturas Compósitas, Redução de Peso, ANSYS Workbench, Direct MultiSearch, Aterragem., en=Composite Structure Optimization, Weight Reduction, ANSYS Workbench, Direct MultiSearch, Landing.}

Janeiro 31, 2019, 16:0

Orientação

ORIENTADOR

Nuno Miguel Rosa Pereira Silvestre

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Catedrático