MAXIMIZAÇÃO DA CARGA CRÍTICA DE FLAMBAGEM DE PAINÉIS COMPÓSITOS DE RIGIDEZ VARIÁVEL USANDO O METAMODELO DE KRIGING
Adriano Gonçalves dos Passos1; Marco Antônio Luersen1
1 Universidade Tecnológica Federal do Paraná
doi:10.20906/CPS/CILAMCE2015-0309
Resumo
Durante as últimas décadas, a indústria aeroespacial tem testemunhado a crescente evolução de processos de automação da produção de compósitos. Um desses processos é o posicionamento automatizado de fibras, que oferece a capacidade de guiar feixes de fibras individuais pelo molde da peça. Esse processo permite que os feixes de fibras sigam um caminho curvilíneo e assim os laminados podem obter uma distribuição de tensões e deformações mais favorável à aplicação estrutural requerida. Isso resulta em um ``laminado de rigidez variável'', em contraste com aqueles de fibras retas, que apresentam propriedades de rigidez constante ao longo do laminado. Contudo, a flexibilidade obtida com tal método de produção acarreta em maior complexidade de projeto, em consequência do maior número de variáveis de laminação. Dessa maneira, técnicas eficientes de otimização precisam ser empregadas para que um projeto ótimo seja encontrado em um período de tempo aceitável. Com esse objetivo, o uso de metamodelos (também chamados de modelos substitutos) vem crescendo significativamente no projeto de componentes mecânicos e, entre eles, o metamodelo de Kriging se destaca devido à sua robustez e flexibilidade. Para o processo de otimização usado neste trabalho, utiliza-se o hipercubo latino na elaboração do projeto de experimentos, o metamodelo de Kriging na criação do modelo substituto e algoritmo genético na maximização do critério de enchimento (melhoria esperada). Os modelos de alta fidelidade são computados com o uso de elementos finitos no ambiente ANSYS. Os resultados obtidos mostram que o uso da técnica de otimização proposta é de fato eficiente, encontrando bons projetos em poucos acessos ao modelo de alta fidelidade. Além disso, as cargas críticas de flambagem obtidas com o uso fibras curvas nos problemas aqui estudados são significativamente superiores quando comparadas à queles laminados de mesma geometria, porém com fibras retas, justificando assim sua empregabilidade em um projeto de um componente real.
Palavras-chave: Metamodelo de Kriging; Otimização; Compósitos de Rigidez variável; placa reforçada de rigidez variável; Fibras Curvas