Dissertação
{en_GB=Design and Modelling of a Semi-active Helicopter Seat Cushion} {} EVALUATED
{pt=Os helicópteros estão sujeitos a elevadas cargas vibratórias, que leva à redução da qualidade do voo. Tem havido um crescente número de queixas de fadiga, desconforto e dor por parte da tripulação durante exposições prolongadas à vibração neste aparelho. O principal objectivo é ajudar a atenuar este tipo de vibração através da avaliação de um novo assento. Esta investigação centra-se na utilização de materiais magnetoreológicos para uma melhor protecção e conforto dos ocupantes, apresentando um sistema de assento semi-activo. Estes são uma das estratégias mais promissoras para esta finalidade. As propriedades únicas destes materiais - a sua capacidade de responder mecanicamente a campos magnéticos e a sua não-linearidade característica - fazem do desenvolvimento destas aplicações um desafio. A almofada do assento magnetoreológico consiste na utilização de material magnético, bobinas electromagnéticas e amostras de fluido ou elastómero magnetoreológico. Dois software comerciais (COMSOL e FEMM), capazes de modelar problemas complexos de análise electromagnética e materiais não-lineares, foram analisados e utilizados. O sistema da almofada do assento demonstrou ser eficaz, após o estudo de modelos teóricos do desempenho do material magnetoreológico e a criação de modelos de elementos finitos bem como através da resposta do material, em reduzir as vibrações sentidas pela tripulação. Para concluir, é proposta uma configuração final do design a produzir, assim como um diagrama de blocos Simulink para representar a resposta da almofada e uma primeira proposta de controlo. O design proposto do assento vai ser fabricado pelo National Research Council Canada, com o qual foi possível esta colaboração., en=Helicopters are susceptible to excessive vibratory loads that lead to poor flight ride quality. There have been increasing complaints of fatigue, discomfort and pain by crew, during extended exposures to this vibration. The main goal of the thesis is to help mitigate structural vibration by designing and evaluating the structural performance of a novel seat cushion. This solution focuses on the use of magnetorheological (MR) fluids and elastomers to dampen the structural response of the semi-active seat system, to enhance occupant protection and comfort. Magnetorheological materials present a promising approach for this purpose. The MR seat cushion consists of a distributed magnetic material embedded in elastomers and various electromagnetic coils. The unique properties of magnetorheological materials - their ability to mechanically respond to magnetic fields and their characteristic material non-linearity - make designing these applications a challenge. Two commercial software (COMSOL and FEMM), capable of modelling complex electromagnetic problems and non-linear materials, have been evaluated and used. The study of analytical and computational models to quantify the performance of the MR material (response output) has demonstrated that the proposed helicopter seat cushion system is effective in reducing the vibration felt by the pilots. To conclude, a conceptual final design configuration is proposed as well as a Simulink block diagram to represent the cushion response and a one-degree of freedom control model. The thesis has been performed in collaboration with the National Research Council Canada and the seat cushion design proposed is going to be manufactured and tested.}
novembro 24, 2016, 14:0
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