Titulo Estágio
Otimização do Peso Estrutural da Fuselagem de uma Aeronave Civil
Área Tecnológica
Informática Industrial
Local do Estágio
DEI / CISUC (ver Condições)
Enquadramento
A aviação apresenta um cenário de longo prazo, no qual aspetos relacionados com o nível de ruído, emissões gasosas (poluentes como o CO2 e o NOx), bem como consumo específico de combustível, passam a ter uma grande importância na diferenciação entre os produtos disponíveis no mercado. O conceito de aeronaves “environmentaly-friendly” tem sido tema de discussão nos mais diversos fóruns mundiais.
Dentro das diversas alternativas para se obter uma aeronave mais competitiva pode-se atuar em três áreas de conhecimento: aerodinâmica, propulsão e estruturas. No que diz respeito a área de estruturas, procura-se projetar estruturas cada vez mais leves, mas que ainda assim resistam às elevadas cargas aplicadas à aeronave. Esta otimização estrutural leva a um ganho de competitividade do produto, e, portanto, merece ser estudada.
Objetivo
A proposta de trabalho consiste em utilizar técnicas de otimização, evolucionárias ou tradicionais, para abordar o problema de otimização que envolve o peso estrutural da fuselagem de uma aeronave. O problema será modelado através de uma formulação analítica que contempla a utilização do cálculo de tensões (com uma aproximação idealizada da estrutura) e a análise de estabilidade de painéis.
Esta abordagem, analítica e simplificada, do problema é conveniente porque evita a necessidade de utilização de aplicativos proprietários, que geralmente se apresentam como uma caixa preta (código fonte não disponível). Entre as variáveis de projeto, encontram-se as características do revestimento (espessura e material) e dos reforçadores (tipo, geometria, material e quantidade).
Referências
Bruhn, E.F., Analysis and Design of Flight Vehicle Structures, S.R. jacobs & Associates Inc, 1973.
The Mac Neal-Schendler Corp., MSC/Nastran v.68 ref. Manual, 1994.
Timoshenko, S. and Gere, J., Theory of Elastic Stability, McGraw-Hill Book Company, 1961.
Plano de Trabalhos - Semestre 1
1. Revisão bibliográfica
2. Modelação do problema
3. Validação do modelo implementado
Plano de Trabalhos - Semestre 2
4. Otimização do modelo usando técnicas tradicionais ou evolutivas
5. Incrementalização do cálculo da função objetivo
6. Avaliação do desempenho do otimizador e da qualidade das soluções obtidas
7. Escrita da dissertação
Condições
O trabalho será realizado principalmente nos laboratórios do ECOS, em colaboração com o grupo do projeto de otimização multidisciplinar da EMBRAER (Empresa Brasileira de Aeronáutica) no Brasil. Existe uma possibilidade de cooperação mais estreita com a EMBRAER – proposta em andamento.
Orientador
Carlos M. Fonseca
cmfonsec@dei.uc.pt 📩