Um método de pré-dimensionamento da estrutura da fuselagem de uma aeronave foi desenvolvido nesse trabalho com o objetivo de possibilitar ao engenheiro de estruturas o cálculo rápido dos esforços primários e secundários, bem como das margens de segurança dessa estrutura. Para tanto, as teorias de cálculo desse tipo de estrutura foram implementadas em uma planilha de forma a permitir que o engenheiro mude com facilidade os parâmetros de projeto, podendo assim buscar uma solução mais eficiente. Neste trabalho são discutidas também as conseqüências de não se considerar as reduções das áreas efetivas do revestimento, devido à flambagem dos mesmos, no cálculo da área total resistente à compressão axial.

Este trabalho apresenta um método de ajuste de modelos dinâmicos apropriado para aplicação em sistemas estruturais multicorpos amortecidos. O ajuste é feito a partir da identificação dos parâmetros de rigidez e amortecimento das juntas já existentes, utilizando resultados oriundos de um teste modal do sistema. A modelagem teórica é feita via síntese modal. O método escolhido permite a inclusão de amortecimento nos modelos das subestruturas e das juntas. Desenvolve-se uma extensão do método para permitir o tratamento de subestruturas com modos de corpo rígido. O método de ajuste baseia-se num problema de mínimos quadrados não-linear, resolvido pelo método de Gauss-Newton. É feita uma análise de sensibilidade analítica, que fornece uma solução fechada para as derivadas de primeira ordem envolvidas no método. Três problemas são investigados utilizando-se a metodologia desenvolvida: um sistema de parâmetros concentrados, um sistema de vigas bi-apoiadas e um sistema de viga "livre-livre". Os dois primeiros envolvem apenas simulações numéricas, enquanto o terceiro e um caso prático, utilizando dados experimentais.

As estruturas dos satélites são fortemente solicitadas durante a fase de lançamento, pelos esforços induzidos pelo veículo lançador. A estrutura do satélite tem um papel preponderante tanto no aspecto de massa, quanto em relação à ocorrência de falhas estruturais que comprometeriam a missão do satélite. Por essa razão faz-se necessária a análise das diferentes solicitações estruturais dada a sua importância para o dimensionamento do satélite, de maneira a poder definir com boa precisão as cargas de dimensionamento a serem utilizadas pelos projetistas da estrutura do satélite, objetivando tanto a redução da massa quanto o aumento da confiabilidade estrutural. Este trabalho apresenta e verifica a aplicabilidade e validade de um método de análise da resposta dinâmica de estruturas de satélites quando submetidas a vibrações de baixas freqüências e em banda larga. O método utiliza o conceito de sensibilidade da resposta do sistema a variações dos parâmetros físicos da estrutura. São apresentados definições sobre a terminologia, as funções básicas das estruturas, a classificação e tipos de estruturas, elementos empregados na confecção da estruturas de satélites e os esforços atuantes. A seguir são apresentados conceitos gerais sobre a resposta dinâmica das estruturas e feito o detalhamento do método de análise. Finalmente é apresentada a comprovação do método de análise, através do cálculo da resposta de dois sistemas, o primeiro sendo um sistema de dois graus de liberdade e o segundo uma viga engastada.

A fixação de estruturas e equipamentos aeronáuticos através de olhais é um recurso amplamente utilizado e que envolve, muitas vezes, regiões críticas em termos de transferência de carga. Esse trabalho tem por objetivo revisar as principais referências usadas no dimensionamento e verificação desse tipo de ligação e apresentar algumas alternativas às referências mais tradicionais. Ao longo do trabalho é apresentada uma comparação desses métodos e, ao final, o método dos elementos finitos é utilizado de modo a verificar a validade dos métodos apresentados para prover um complemento no projeto desse tipo de estrutura.

Em doze anos de atuação profissional no desenvolvimento de projetos específicos para a indústria sucro-alcooleira, observou-se a pouca informação encontrada para o projeto de equipamentos utilizados neste setor, sendo de grande utilidade aos profissionais que nele atuam, algo introdutório, para auxiliar na análise estrutural de reservatórios metálicos elevados utilizados na fabricação de açúcar e álcool. Objetivou-se, utilizar a teoria de estruturas em casca de revolução e programa \"comercial\" de análise de estruturas por elementos finitos, como ferramentas, no cálculo estrutural de cascas cilíndrica e cônica que compõem um equipamento com dimensões \"típicas\" utilizadas na área de processos da indústria sucro-alcooleira. O estudo de forma comparativa com o método dos elementos finitos permitiu calibrar a solução teórica aproximada desenvolvida. As equações obtidas, para cascas cilíndricas e cônicas com bordas engastadas ou apoiadas fixas sob a ação de pressão hidrostática, podem ser utilizadas para prever o seu comportamento estrutural, desde que observadas hipóteses e recomendações básicas. Mesmo distantes da simulação do comportamento real das cascas, já que em campo, encontram-se inúmeros outros parâmetros não considerados neste trabalho, procurou-se apresentar um melhor esboço do comportamento estrutural das mesmas com equacionamento acessível aos engenheiros não acadêmicos envolvidos com problemas de projeto estrutural. / In twelve years of professional performance in the development of specific projects for the sugar and alcohol industry, the little information for equipments used in this sector design was observed, and it would be of great usefulness to the design engineers of this area, something introductory in the structural analysis of elevated steel tanks used in the production of sugar and alcohol. This work had as objective to use the shell of revolution theory and \"commercial\" programs for finite element analysis of structures, as tools, in the calculation of cylindrical and conical shells that compose a typical \"dimensions\" equipment used in the sugar industry processes area. The study in a comparative way with the finite elements method allowed to gauge the approximate theoretical solution developed. The equations developed for cylindrical and conical shells with fixed or supported borders under liquid pressure action, can be used to anticipate the structural behavior of the same ones, since fundamental hypotheses and basic recommendations wil have observed. In spite o f far from the real behavior simulation of the shells, because of the countless others in field parameters existence and that had not considered in this work, we tried to present a better sketch of the structural behavior of the shells with useful equations for the non academics\' engineers involved with structural design problems.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Ramo Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Em doze anos de atuação profissional no desenvolvimento de projetos específicos para a indústria sucro-alcooleira, observou-se a pouca informação encontrada para o projeto de equipamentos utilizados neste setor, sendo de grande utilidade aos profissionais que nele atuam, algo introdutório, para auxiliar na análise estrutural de reservatórios metálicos elevados utilizados na fabricação de açúcar e álcool. Objetivou-se, utilizar a teoria de estruturas em casca de revolução e programa \"comercial\" de análise de estruturas por elementos finitos, como ferramentas, no cálculo estrutural de cascas cilíndrica e cônica que compõem um equipamento com dimensões \"típicas\" utilizadas na área de processos da indústria sucro-alcooleira. O estudo de forma comparativa com o método dos elementos finitos permitiu calibrar a solução teórica aproximada desenvolvida. As equações obtidas, para cascas cilíndricas e cônicas com bordas engastadas ou apoiadas fixas sob a ação de pressão hidrostática, podem ser utilizadas para prever o seu comportamento estrutural, desde que observadas hipóteses e recomendações básicas. Mesmo distantes da simulação do comportamento real das cascas, já que em campo, encontram-se inúmeros outros parâmetros não considerados neste trabalho, procurou-se apresentar um melhor esboço do comportamento estrutural das mesmas com equacionamento acessível aos engenheiros não acadêmicos envolvidos com problemas de projeto estrutural. / In twelve years of professional performance in the development of specific projects for the sugar and alcohol industry, the little information for equipments used in this sector design was observed, and it would be of great usefulness to the design engineers of this area, something introductory in the structural analysis of elevated steel tanks used in the production of sugar and alcohol. This work had as objective to use the shell of revolution theory and \"commercial\" programs for finite element analysis of structures, as tools, in the calculation of cylindrical and conical shells that compose a typical \"dimensions\" equipment used in the sugar industry processes area. The study in a comparative way with the finite elements method allowed to gauge the approximate theoretical solution developed. The equations developed for cylindrical and conical shells with fixed or supported borders under liquid pressure action, can be used to anticipate the structural behavior of the same ones, since fundamental hypotheses and basic recommendations wil have observed. In spite o f far from the real behavior simulation of the shells, because of the countless others in field parameters existence and that had not considered in this work, we tried to present a better sketch of the structural behavior of the shells with useful equations for the non academics\' engineers involved with structural design problems.

O objetivo deste trabalho é propor um método de otimização estrutural de asas aeronáuticas em material compósito pelo método natural do Recozimento Simulado (Simulated Annealing), visando a minimização do peso da aeronave. Para atingir tal objetivo, uma planilha Excel foi desenvolvida com o auxílio de programação em Visual Basic de maneira a deixar o processo de otimização automatizado. Este processo utiliza o MSC-Nastran para obter as soluções linear estática e de fator de carga crítica de flambagem do modelo previamente gerado pela planilha. São variáveis de projeto o número de camadas dos laminados, em orientações a 0, -45, 45 e 90 graus, assim como também o número de nervuras e de reforçadores. Previamente à otimização da asa em material compósito uma asa aeronáutica fabricada em material metálico também foi otimizada, visando avaliar o método em uma estrutura mais simples e com um número menor de variáveis envolvidas.

O presente trabalho foi motivado pela necessidade de utilizar metamodelos em projetos onde se aplica Otimização Multidisciplinar (Multidisciplinary Design Optimization - MDO na terminologia em inglês), onde processos extensos devem ser rodados diversas vezes de forma iterativa, consumindo grande quantidade de tempo e processamento. Trabalhos de MDO envolvem diversas etapas de cálculo para o modelo requerido. No projeto de asas de aeronave, uma etapa a ser desenvolvida é o intradorso e extradorso do caixão estrutural. Constituem-se de placas retangulares reforçadas, sujeitas a esforços de compressão nas direções dos reforçadores. Essa estrutura será o caso analisado e, também, foco do estudo em questão. O metamodelo da placa reforçada foi realizado usando Funções de Base Radial (Radial Basis Functions - RBF na terminologia em inglês), e treinadas com pontos otimizados, com o objetivo de minimizar o peso, através do uso de um algoritmo genético (NSGA-II). O programa modeFRONTIER foi utilizado para a integração do fluxo de cálculo, assim como para a otimização e a criação de superfícies de respostas. No trabalho em questão, as variáveis de entrada para o metamodelo são as seguintes: a largura do caixão da asa; o comprimento, representando a distância entre nervuras; a altura do caixão da asa; e um carregamento. O objetivo é fornecer a espessura do revestimento, e a distância entre os reforçadores, bem como a altura e a espessura dos mesmos, obtendo-se um peso otimizado para essa configuração de variáveis de entrada. Restrições geométricas das variáveis de projeto, e restrições referentes às cargas de flambagem global e local foram levadas em consideração e especificadas no trabalho.

A otimização de parâmetros de desempenho de motores foguetes, utilizados principalmente em veículos lançadores de satélites, é de fundamental importância quando se deseja o lançamento de satélites, sejam em órbitas equatoriais, polares ou geoestacionárias. A necessidade de desenvolvimento de um booster a propelente sólido, para compor o primeiro estágio do lançador denominado VLS-BETA, originou a presente proposta de trabalho. Um estudo específico sobre este motor, no sentido de otimizar os principais parâmetros de desempenho, é necessário para definição da configuração do veículo, bem como o estudo de trajetografia e otimização de outros subsistemas do veículo. O resultado do levantamento das tecnologias disponíveis, dos meios materiais e dos softwares para simulação numérica é utilizado neste trabalho, com enfoque na definição e otimização dos parâmetros de desempenho de um propulsor de 40 t de propelente. São apresentados resultados por meio de gráficos, utilizados posteriormente para análise e discussão. Os principais parâmetros otimizados são: composição e geometria do bloco propelente, geometria da tubeira e massa estrutural dos componentes do MFPS, ou seja, envelope do motor, tubeira, proteções térmicas e ignitor.