A aeroelasticidade é uma disciplina que estuda os efeitos de forças de diferentes naturezas atuando em estruturas sujeitas a escoamentos aerodinâmicos, com aplicação direta no estudo de aeronaves e aerogeradores, mas também empregada em projeto de foguetes, veículos automotores e estruturas civis, como pontes e torres. Em aviação e energia eólica, a avaliação de características aeroelásticas em etapas de projeto iniciais tem se tornado cada vez mais necessária devido à busca por eficiência estrutural e diminuição de peso. Além disso, ao buscar o aumento da eficiência operaciona, muitos estudos consideram a implementação de geometria variável para adaptar a diferentes condições de operação. É necessário desenvolver técnicas de análise e de otimização aplicadas a estruturas flexíveis e que levem em consideração essas diferentes condições e também a variação da geometria, as quais muitas vezes levam a projetos antagônicos. Deseja-se então estudar estratégias de otimização aeroelástica em que análises de estabilidade ou análises de resposta no tempo sejam utilizadas para avaliar o comportamento estrutural não-linear. O carregamento aerodinâmico deve ser calculado considerando métodos potenciais não-estacionários. Os modelos estruturais serão do tipo placa-plana e estruturas mais complexas, modelando asas com componentes internos como nervuras, e superfícies de controle, através do método dos elementos finitos em formulação não-linear. As técnicas de otimização a serem desenvolvidas devem levar em consideração o acoplamento entre modelos e a variação nos indicadores de segurança de operação da estrutura, como tensões limites, deslocamentos máximos, velocidade de surgimento de divergência e flutter ou surgimento de oscilação de ciclo limite. Como resultado final do presente projeto espera-se dispor de técnicas eficientes e validadas de otimização aeroelástica, passíveis de serem empregadas no projeto de aeronaves e aerogeradores contemplando partes com geometria variável.

Coordenador do projeto: prof. Carlos E. de Souza

Desde tempos remotos, as estruturas e os métodos construtivos vêm sofrendo transformações paralelas à evolução das sociedades, demandando a construção de estruturas cada vez mais complexas e mais resistentes. Para atingir tais demandas, o campo da engenharia vem se desenvolvendo exponencialmente, buscando encontrar modelos que se adequem às necessidades do projeto e otimizando, ao mesmo tempo, seu custo-benefício. Existe também uma forte competição tecnológica a qual requer redução de tempos de análise, com maior funcionalidade e qualidade dos resultados. Métodos computacionais de simulação auxiliam na representação do comportamento mecânico-estrutural de sistemas, permitindo aos engenheiros avaliar o desempenho dos projetos ainda no estágio de concepção, reduzindo significativamente custos envolvidos na execução de protótipos \citep{rodriguez15}. Os métodos numéricos surgem como uma boa alternativa, dentre estes, o Método dos Elementos Finitos (MEF) aparece como uma ferramenta precisa e confiável para a análise estrutural. Desenvolvido nas últimas décadas, o MEF tem-se destacado devido sua fácil aplicação e grande eficiência, dessa forma, tornou-se bastante utilizado devido a seu grande potencial multidisciplinar. Estes métodos em conjunto com a otimização estrutural ajudam no desenvolvimento de estruturas ótimas, sendo de grande aplicação em diversas áreas como o projeto mecânico, a construção civil, a indústria automobilística e a aeroespacial, entre outras. Existem vários tipos de otimização; podendo mencionar alguns como, dimensional ou paramétrica, geométrica ou de forma e topológica. Estes métodos de otimização, a sua vez, podem seguir um procedimento determinístico ou probabilístico para a avaliação da função a ser otimizada (função objetivo). O presente projeto visa o estudo e aplicação de diversos métodos de otimização topológica evolucionária. Diversas funções objetivo serão estudadas, como, minimização do peso total da estrutura, minimização de tensões máximas, minimização dos deslocamentos totais da estrutura, entre outros. Diversos estudos de caso serão analisados para comprovar a aplicabilidade das metodologias propostas. Os resultados serão publicados em eventos científicos, assim como, serão parte do desenvolvimento de trabalhos de conclusão de curso e iniciação científica de discentes vinculados ao Centro de Tecnologia da UFSM.