Dissertação

{en_GB=Investigation of the influence of fuselage door surrounding structure’s geometric parameters on the weight and mechanical response of the fuselage} {} EVALUATED

{pt=Os recortes na estrutura aeronáutica são uma parte inevitável. Existem recortes para as janelas, portas de passageiros, porão, tanques de combustível, entre outros. Alguns são grandes o suficiente para interromper o fluxo de cargas na casca da fuselagem e criar grandes concentrações de tensão, causando uma redistribuição das cargas na estrutura em torno dos recortes. Um grande desafio na indústria aeronáutica é encontrar estruturas leves, o que pode ser conseguido fazendo um estudo de materiais e um projecto estrutural. Apesar do crescente uso de Materiais Compósitos em estruturas aeroespaciais, devido à relação propriedades mecânicas-peso, há ainda muita investigação a ser feita sobre o comportamento estrutural em algumas situações. As propriedades dos materiais metálicos são mais bem conhecidas, atendendo à sua isotropia e aplicação em diversos tipos de estruturas. A análise estrutural de uma fuselagem é geralmente feita numericamente, através do Método dos Elementos Finitos (MEF). É criado um modelo parametrizado de meia-secção de uma fuselagem metálica genérica com um recorte para porta de passageiros, usando o programa comercial ANSYS. Depois de analisar o modelo inicial, alguns parâmetros geométricos são variados e o seu efeito no peso da estrutura é estudado, através de uma rotina criada no MATLAB. Este processo é chamado Análise de Sensibilidade (AS), que pode fornecer dados para uma optimização. Uma AS servirá para identificar os parâmetros que influenciam mais o comportamento estrutural da fuselagem. Tendo-se uma informação quantitativa dessa influência, uma solução óptima pode mais facilmente ser atingida, tornando o processo de projecto aeronáutico mais eficiente., en=Cut-outs are an inevitable part of a fuselage structure. There are cut-outs for windows, passenger doors, cargo doors, fuel tanks, etc. Some of them are big enough to break the load path in the fuselage’s skin and develop high concentration of stresses, causing a significant redistribution of loads in the structure, mainly in the cut-outs’ surrounding. A great challenge in aeronautic industry is to construct lightweight structures, which can be done by studying the available materials and also the design. Despite the increased use of composite materials due to their lightweight and mechanical properties, there is still research going on structural behaviour in some situations. The properties of metallic materials are better known due to their isotropy and applications. A structural analysis of the fuselage is generally done computationaly, with the Finite Element Method (FEM). For this purpose, a half-section of a generic metalic fuselage with a door cut-out is created as a parameterized model using the commercial FEM program ANSYS. After analysing the initial model for static behaviour and stability, some parameters – the Design Space – are varied and their effects in the overall section’s weight are studied, through a developed routine in MATLAB. This process is called a Sensitivity Analysis (SA), which can provide data for an optimisation. A SA will serve to identify what parameters most influence the fuselage’s structural behaviour. Having a quantitative information of that influence, an optimum solution can be more easily reached, hence making the design process more efficient. }
{pt=estrutura envolvente das portas, Análise de Sensibilidade, ANSYS, fuselagem metálica, en=door surrounding structure, Sensitivity Analysis, ANSYS, metallic fuselage}

Junho 20, 2018, 10:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Florian Dexl

Technische Universität Dresden

Especialista

ORIENTADOR

José Arnaldo Pereira Leite Miranda Guedes

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Catedrático