Automatização dos parâmetros de Paris em projetos de paineis de fuselagem de aeronave

Abstract

O problema abordado neste trabalho centra-se em resolver a necessidade de estabelecer uma relação segura entre os parâmetros C e m da Lei de Paris e o número de ciclos de vida à fadiga em projetos de fuselagem de aeronave. Essa relação é particularmente importante para os projetistas que estão sempre procurando métodos de simulação rápidos e confiáveis que produzam dados médios seguros que evitem processos de dano e, consequentemente, a ocorrência de acidentes. Para isso, neste trabalho, desenvolveu-se um novo procedimento de tolerância a danos com base na compliance crítica, sendo uma alternativa ao método clássico que considera o tamanho crítico de trinca. Nesta nova metodologia, assume-se que a estrutura, mesmo danificada, seja capaz de suportar as ações para as quais foi projetada até a detecção da instabilidade local quando a compliance atinge o valor crítico. Dessa forma, o objetivo geral é obter a função ótima dos parâmetros de Paris que resistem ao número de ciclos requisitado. Para alcançar este objetivo, a metodologia é baseada em um problema multiescala e compreende duas etapas. Primeiramente, o modelo macro é empregado para analisar as tensões internas e identificar o local do ponto crítico. Em seguida, o modelo micro é implementado para avaliar o número de ciclos que leva à instabilidade local. Assim, obtém-se a curva ótima N(C,m) (número de ciclos em função de C e m), que garante a integridade estrutural. Para validar essa metodologia, foram conduzidos três estudos de caso utilizando os programas BEMCRACKER2D e BEMLAB2D. Esses estudos envolveram a análise dos campos de tensões internas para cada modelo, seguidos da simulação de propagação de trinca para, finalmente, obter a compliance crítica e estimativa de vida à fadiga. Como resultados, tem-se a função m(C) que relaciona os parâmetros de Paris com o número de ciclos requerido em cada modelo. Por fim, a técnica desenvolvida possibilita a generalização para diversos outros modelos. Ao fornecer dados dos parâmetros C e m de Paris, essa abordagem apresenta-se como uma forma inovadora para correlacionar estes parâmetros com o número de ciclos requerido em projeto. Além disso, a metodologia baseada na compliance crítica oferece uma nova perspectiva para avaliar a tolerância ao dano, representando um avanço na segurança e confiabilidade das estruturas sujeitas à fadiga.