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Previsão de vida em fadiga de estruturas aeronáuticas: análise computacional no domínio da frequência (2020)

  • Authors:
  • USP affiliated author: MOLINA, LUIS FELIPE GOMES - EESC
  • School: EESC
  • Sigla do Departamento: SAA
  • Subjects: AERONÁUTICA; ESTRUTURAS; FADIGA DE AERONAVES
  • Keywords: Estruturas aeronáuticas; Vida em fadiga; Domínio da frequência; Análise computacional; Método de Dirlik.
  • Language: Português
  • Abstract: Para calcular a vida em fadiga, dois tipos de abordagens podem ser usados: domínios do tempo e da frequência. No caso do domínio do tempo, a teoria principal para o cálculo é baseada na lei de acúmulo de dano linear conhecida como Palmgren-Miner e utiliza o algoritmo conhecido como "Rainflow" para obter o número de ciclos em um determinado nível de tensão. Esse processo tem limitações: cada ciclo tem um impacto linear no dano total, o dano devido às cargas é independente um do outro e a ordem de ocorrência das cargas não é levada em consideração, pois a ocorrência de cada carga causa o mesmo dano, independentemente de ser no início ou fim da vida útil do componente. É importante notar que, no caso do domínio da frequência, no caso de ser empregada a regra Palmgren-Miner essas limitações também não são eliminadas. A geração de históricos de tempo de carregamento e análise no domínio do tempo, no entanto, podem consumir tempo (custos computacionais elevados), principalmente quando se utiliza o Método dos Elementos Finitos (MEF). Além disso, as estruturas são geralmente sujeitas a cargas aleatórias, podendo ser definidas como um processo gaussiano completamente descrito no domínio da frequência por sua Densidade Espectral de Potência. Por outro lado, a alternativa criada para a análise baseada no espectro de carga no domínio da frequência, usando a Função de Resposta de Freqüência (FRF) da estrutura analisada, mostra ser uma alternativa para esse método tradicional. A análise de frequências possui vantagens sobre a abordagem temporal, pois economiza recursos computacionais devido à possibilidade de caracterizar o caso de carga em uma abordagem estatística, sem a necessidade de calcular todo o histórico de tensões da estrutura em análise. No presente trabalho, utilizando ferramentas como Matlab e Abaqus, foi analisado um caso de uma viga metálica em balanço e, em sequência, uma junta colada revestimento-reforçador empregando um adesivo dúctil como também um frágil. Nos casos avaliados, as estruturas estão sob carga espectral, considerando os pontos mais solicitados das mesmas para estimar sua vida à fadiga. Por fim, com base nos modelos computacionais desenvolvidos, conclui-se que a metodologia empregada apresenta resultados coerentes com a literatura. Além disso, verifica-se que há um aumento da vida em fadiga para o adesivo mais frágil, ou seja, o processo de iniciação de trinca é mais lento.
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    Versão PublicadaTCC_Corrigido_Luís_Felip...Direct link
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    • ABNT

      MOLINA, Luis Felipe Gomes. Previsão de vida em fadiga de estruturas aeronáuticas: análise computacional no domínio da frequência. 2020. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.usp.br/directbitstream/6e552c66-a8c2-4212-b579-e59db72553ce/TCC_Corrigido_Lu%C3%ADs_Felipe_Gomes_Molina%20%281%29.pdf. Acesso em: 04 dez. 2022.
    • APA

      Molina, L. F. G. (2020). Previsão de vida em fadiga de estruturas aeronáuticas: análise computacional no domínio da frequência (Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação). Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://repositorio.usp.br/directbitstream/6e552c66-a8c2-4212-b579-e59db72553ce/TCC_Corrigido_Lu%C3%ADs_Felipe_Gomes_Molina%20%281%29.pdf
    • NLM

      Molina LFG. Previsão de vida em fadiga de estruturas aeronáuticas: análise computacional no domínio da frequência [Internet]. 2020 ;[citado 2022 dez. 04 ] Available from: https://repositorio.usp.br/directbitstream/6e552c66-a8c2-4212-b579-e59db72553ce/TCC_Corrigido_Lu%C3%ADs_Felipe_Gomes_Molina%20%281%29.pdf
    • Vancouver

      Molina LFG. Previsão de vida em fadiga de estruturas aeronáuticas: análise computacional no domínio da frequência [Internet]. 2020 ;[citado 2022 dez. 04 ] Available from: https://repositorio.usp.br/directbitstream/6e552c66-a8c2-4212-b579-e59db72553ce/TCC_Corrigido_Lu%C3%ADs_Felipe_Gomes_Molina%20%281%29.pdf

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