Ajuste do modelo dinâmico em elementos finitos de um painel honeycomb utilizando algoritmos de otimização paramétrica

Abstract

As indústrias aeronáutica e aeroespacial vêm evoluindo em tecnologias que melhoram a eficiência de suas estruturas, com destaque para os painéis sanduíche com núcleo alveolar. Esse tipo de estrutura apresenta propriedades mecânicas superiores aos painéis tradicionais, além de baixo peso estrutural devido ao seu núcleo poroso. No entanto, eles exibem características complexas tanto geométrica quanto comportamental, exigindo o uso de ferramentas computacionais mais sofisticadas, como pacotes de análise de elementos finitos. Uma geometria mais complexa, somada à dificuldade real de se representar com exatidão as influências externas a que a estrutura esta submetida afeta a precisão dos resultados fornecidos pelo modelo numérico, onde, nesse contexto, técnicas que permitem um ajuste do modelo são ferramentas importantes, especialmente quando se trata de projetos de estruturas aeroespaciais. Uma das abordagens mais comumente empregadas nesse tipo de projeto é refinar o modelo numérico por meio de ajustes, tomando-se como referência dados experimentais. Dessa forma, se propõe aqui primeiramente realizar uma análise numérica modal de um painel sanduíche com núcleo alveolar utilizando elementos finitos e um ajuste do modelo numérico obtido. O painel é composto por lâminas de Alumínio 2024 e um núcleo alveolar de Alumínio 5056. Este painel teve modos e frequências de vibração previamente identificados na literatura através de testes experimentais. Uma vez comparados os valores numéricos e experimentais, propõe-se um ajuste do modelo numérico utilizando os algoritmos de otimização NLPQL, MISQP e Genético, onde o ajuste leva em consideração a possibilidade da estrutura real de apresentar distorções e rigidez, oriundas do processo de fabricação ou de outra interferência externa. O problema de otimização consiste na minimização de uma função objetivo, onde o pacote de software ANSYS Workbench foi utilizado para a modelagem numérica e para o estudo de otimização. Os resultados demonstram boa concordância com os dados experimentais, e os ajustes numéricos feitos por meio dos algoritmos de otimização mostraram-se eficazes.