Otimização, análise dinâmica e de incertezas de uma treliça espacial utilizando o método dos elementos finitos

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Pires, Felipe Alves [UNESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Treliça espacial; Controle passivo; MEF; Simulação de Monte Carlo; Simulated annealing
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/150656

Devido à crescente demanda por sistemas de comunicação, monitoramento territorial e previsão climática, satélites foram lançados por agências espaciais e aproximadamente 2,271 orbitam a Terra. Com o objetivo de minimizar os custos de lançamento, estruturas espaciais devem possuir forma de sistemas do tipo treliça devido à considerável redução de peso por serem montadas em uma forma triangular e com materiais leves, por exemplo, alumínio. Como resultado, alguns problemas como flexibilidade e baixo amortecimento estrutural podem aparecer. Diante disso, um método de controle deve ser aplicado para manter os níveis de vibração em pequenas escalas. Neste trabalho, um método de controle passivo é aplicado a uma treliça espacial utilizando o método dos elementos finitos (MEF). MEF é uma das ferramentas computacionais mais utilizadas para analisar estruturas sujeitas a vibrações, tornando possível prever as respostas em frequência (FRFs) do sistema. Este trabalho utiliza a técnica de otimização \textit{simulated annealing} para otimizar a norma $\mathcal{H}_{2}$ para os seis primeiros modos de vibrar do sistema de maneira a encontrar as coordenadas de cada nó da treliça que minimizem o valor de norma $\mathcal{H}_{2}$. Nota-se que, com a minimização da norma $\mathcal{H}_{2}$, novas coordenadas das juntas podem ser obtidas e novas FRFs podem ser estudadas. Algumas amplitudes de vibração das FRFs diminuíram, porém algumas amplitudes aumentaram. Verifica-se que houve regiões que o controle aplicado foi efetivo e outras que a técnica não mostrou eficiência. O método estatístico simulação de Monte Carlo também é aplicado para estudar as incertezas associadas ao sistema. Para isto, histogramas são utilizados para verificação das distribuições das frequências naturais. É pertinente a necessidade de avaliar se as distribuições de frequências apresentam um comportamento de curvas normais e para isso alguns parâmetros estatísticos, como \textit{skewness}, \textit{kurtosis} e teste de qui-quadrado, são utilizados. Observa-se que, as incertezas relacionadas à geometria da estrutura afetam mais o sistema do que as incertezas ligadas às propriedades do material.