Dissertação

{en_GB=Model Order Reduction for Aircraft Structural Analysis} {} EVALUATED

{pt=A ordem, ou dimensão, de modelos estruturais dinâmicos aplicados a estruturas aeroespaciais é bastante elevada. Consequentemente, o tempo de cálculo aplicado na sua solução pode tornar-se insustentável, em particular quando afeto à Otimização Multidisciplinar, como no caso da plataforma NOVEMOR. Esta tese apresenta o estudo da possibilidade de reduzir modelos correspondentes a estruturas aeroespaciais, diminuindo o tempo de cálculo e mantendo a precisão da solução. Primeiramente, conduziu-se uma pesquisa incidente nos métodos de redução de ordem com foco na aplicação a modelos estruturais, que demonstrou a predominância de métodos que usam o conceito de coordenadas generalizadas. As bases vetoriais que definem o espaço vetorial destas coordenadas são definidas por vetores de Ritz, vetores próprios de vibração livre ou vetores próprios ortogonais. Após a definição destas bases vetoriais, os modelos reduzidos podem ser formulados com o auxílio de determinadas técnicas como a Projeção de Galerkin e a Redução por Mínimos Quadrados. Posteriormente, foram selecionados modelos de referência aos quais foram aplicados os métodos identificados como mais adequados. Com o resultado desta aplicação, alcançou-se uma melhor compreensão destes métodos e procedeu-se a uma seleção adequada para o alcance do objetivo: reduzir um modelo estrutural referente a uma estrutura aeroespacial. Como exemplo prático foi formulado um modelo estrutural duma asa de avião comercial. Os métodos de redução aplicados a esse modelo envolvem as duas técnicas já mencionadas, usando vetores próprios ortogonais. A redução deste modelo resultou numa diminuição considerável do tempo necessário para a sua solução, mantendo, no entanto, a precisão da mesma., en=The order, or dimension, of the structural dynamic models applied to airframe structures is considerably high. Consequently, the computation time involving these models can become unsustainable when it comes to MultiDisciplinary Optimization, like in the case of the NOVEMOR platform. This thesis studies the possibility of reducing the mentioned airframe models, thus resulting in a precise solution, but with less computational time spent in the solving process. Firstly, a research on the reduction methods was made, with focus on the ones which had applications to structural dynamics. This research revealed the prevalence of methods which used the concept of generalized coordinates. The vector basis which defines the vector space of these coordinates are formulated using Ritz vectors, free vibration eigenmodes or proper orthogonal modes. After defining this basis, the reduced models can be formulated using techniques like the Galerkin Projection or the Least Mean Square Reduction. After this research, some reference models were chosen and the most adequate reduction methods were applied to them. As a result of this implementation, a better understanding of the behaviour of these methods was obtained and an adequate selection of these reductions could be made in order to achieve the goal of this thesis: reducing an airframe structural model. A wing structure model from a commercial aircraft was formulated as a case study. The reduction of this model resulted in a considerable decreasing of the computation time necessary for its solving process, maintaining, however, the precision of the solution.}
{pt=Redução de Modelos, Projeção de Galerkin, Redução por Mínimos Quadrados, Cálculo Estrutural, Decomposição Própria Ortogonal, Método dos Elementos Finitos., en=Model Order Reduction, Galerkin Projection, Least Mean Square Reduction, Structural Analysis, Proper Orthogonal Decomposition, Finite Element Method.}

Junho 27, 2019, 16:0

Orientação

ORIENTADOR

Fernando José Parracho Lau

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado