Otimização da espessura de revestimento de aeronave sujeito a processo de fadiga
Rafael Corrêa Salomão1; André Teófilo Beck1; Edson Denner Leonel1
1 Departamento de Estruturas, Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo.
doi:10.20906/CPS/CILAMCE2017-0906
Resumo
Grande parte da formação de fissuras em aeronaves provém do processo de fadiga, dado o fato que diversos componentes estão sujeitos a carregamentos cíclicos e pré-requisitos de performance exigem que tais componentes sejam os mais leves possíveis. Um dos pontos críticos são as ligações rebitadas, já que os furos destinados aos rebites são concentradores de tensão. Especialmente no caso de aeronaves, a possibilidade de se obter um componente com o menor peso possível, que atenda aos requisitos de desempenho com segurança desejada, é de grande importância. Neste trabalho é feita a otimização da espessura de uma ligação do tipo lap-joint, considerando incertezas. Inicialmente é feita a modelagem numérica da ligação e o seu valor de número de ciclos máximo comparado com resultados experimentais, mostrando boa concordância. Após, são introduzidas incertezas na espessura, tensão atuante e constante do material, efetuando-se o processo de otimização RBDO para encontrar a espessura mínima que atenda aos requisitos de segurança. O cálculo do número de ciclos é realizado pela Lei de Paris, com a modelagem do problema e propagação das fissuras feita por meio do programa FRANC2D. O cálculo da probabilidade de falha é feito por meio do método de Monte Carlo com amostragem por média ponderada (WASM). O processo de otimização é realizado através do algoritmo meta-heurístico Particle Swarm Optimization (PSO). Comparando-se o resultado determinístico com o obtido pela otimização, percebe-se que a presença de incerteza no problema, mesmo que pequena, é capaz de alterar significativamente o resultado final. Após o processo de otimização, percebe-se que é necessário um aumento significante na espessura para garantir a segurança necessária.
Palavras-chave: Fadiga; Ligação por rebites; RBDO; WASM; PSO