Análise de fenômenos aeroelásticos estáticos em estruturas aeronáuticas utilizando MSC.Nastran

Abstract

Aeronaves modernas tendem a adotar estruturas de asas mais flexíveis, pois apresentam melhor desempenho relacionado à velocidade de voo. Todavia, essa característica as tornam mais propensas à deformações sob carga. Quando essas cargas são causadas por forças aerodinâmicas, que dependem da geometria da estrutura e da orientação dos vários componentes estruturais em relação ao fluxo de ar circundante, a distorção estrutural resulta em mudanças no próprio carregamento aerodinâmico, levando a mais distorção e assim por diante. Assim, suas características aeroelásticas e fatores de segurança relacionados tornaram-se tópicos mais importantes a serem analisados. Dessa forma, através da análise da aeroelasticidade estática das aeronaves, como a velocidade de reversão de controle e a divergência de torção, espera-se garantir maior confiabilidade no envelope de voo previamente adotado. Com isso, para a análise dos modelos estruturais apresentados, utilizou-se o software MSC.Nastran, amplamente empregado na indústria para análises de elementos finitos. A fim de otimizar o uso da ferramenta, foram desenvolvidos dois fluxogramas de procedimentos com softwares complementares para a devida solução. O primeiro, e mais dispendioso, envolve o editor de texto Nastpad para a devida escrita do modelo e simulação, que, posteriormente, é executada no MSC.Nastran, cujos resultados são pós-processados via MatLab. Já no segundo modelo, utiliza-se o Femap como software de pré e pós-processamento. O software permite a integração com o MSC.Nastran, além de apresentar uma interface gráfica bem intuitiva e convidativa ao usuário. Para validação de ambos os procedimentos, toma-se como base uma asa de massas concentradas (asa BAH) e uma asa com enflechamento negativo (asa FSW), inspiradas em exemplos do manual de análise aeroelástica do MSC.Nastran. Por fim, verifica-se que as velocidades de reversão de controle e divergência de torção medidas aqui foram em boa concordância com a literatura e a análise analítica.