Desenvolvimento e validação de metodologia para projeto de reforços com peso otimizado e área de contato otimizada para futuras asas de compósito
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Visão geral resumida
A DOVER teve como objetivo desenvolver uma ferramenta e metodologia de otimização de projeto dedicada a apoiar o desenvolvimento de configurações inovadoras de painéis compostos reforçados com peso otimizado, com a capacidade de aprimorar todas as áreas e parâmetros de configuração, como geometrias, sequências de empilhamento e rebites antidesprendimento. A precisão e a confiabilidade da metodologia resultante foram validadas por meio de testes experimentais.
A solução proposta pela DOVER consiste na criação e validação de uma ferramenta e metodologia de projeto que permite a otimização de painéis estruturais reforçados com compósitos para asas. A ferramenta desenvolvida proporciona um ambiente para pesquisa de projetos inovadores de baixo peso, incluindo a geometria do reforço, a espessura e o arranjo dos diferentes componentes, o formato do afilamento e a configuração dos rebites antidesprendimento. Com essa ferramenta, o projetista pode prever a falha de qualquer configuração de reforço e alcançar a otimização geral do painel com considerável economia de tempo, já que não requer modelos numéricos complexos para prever o comportamento, e economia de custos, pois elimina a necessidade de dispendiosas campanhas de testes.
Para alcançar essa solução, a DOVER estruturou o processo em diferentes etapas para garantir máxima qualidade, precisão e confiabilidade. Um estudo experimental inicial do comportamento do painel reforçado estabelece uma base experimental utilizada para desenvolver um modelo e gerar uma metodologia para prever falhas. Essa metodologia é então implementada por meio do projeto de diversas configurações inovadoras de painéis reforçados. As soluções otimizadas são avaliadas e correlacionadas com os resultados experimentais. Finalmente, em uma etapa final, painéis reforçados individuais são fabricados e as tensões e deformações no ponto de falha são medidas para validar o desenvolvimento.
O trabalho realizado para atingir os objetivos mencionados foi estruturado em quatro tarefas principais:
Tarefa 1 - Definição das campanhas de ensaio, fabricação dos corpos de prova e execução das campanhas iniciais de ensaio, incluindo ensaios de impacto nos corpos de prova, ensaios de tração e compressão, tanto estáticos quanto de fadiga após impacto, e realização desses ensaios à temperatura ambiente, em condições de frio, umidade e calor.
Tarefa 2 - Desenvolvimento de modelos de elementos finitos, correlacionando seus resultados com os resultados obtidos experimentalmente para o desenvolvimento subsequente de uma metodologia e um critério que permita prever o início da falha.
Tarefa 3 - Desenvolvimento de painéis reforçados inovadores através de estratégias de otimização em modelos de elementos finitos simples, utilizando a metodologia do projeto.
Tarefa 4 - Validação dos novos projetos por meio de testes experimentais em corpos de prova mono-enrijecidos sob tensão e compressão, tanto com cargas estáticas quanto com fadiga após impacto.
