Análise modal por elementos finitos da carga útil de um foguete

Abstract

Resumo: Atualmente, a indústria busca cada vez mais melhorar seus processos e custos, para que com isso, possa aumentar sua produtividade e qualidade dos produtos. Com essa demanda, a tecnologia teve que se moldar e criar ferramentas que possibilitassem prever falhas e acidentes. Então, com os avanços da tecnologia, criou-se a simulação computacional. Este trabalho utiliza maciçamente esta técnica desenvolvida nos softwares CAD, CATIA V5 e CAE, Ansys 15.0. O trabalho tomou como ponto de partida um teste experimental já realizado na carga útil de um foguete. Neste experimento, utilizaram-se acelerômetros e sensores para excitar a peça a varias frequências. O objetivo deste trabalho é simular este experimento por meio da análise modal discretizado pelo método dos elementos finitos. Esse método parte do princípio de rigidez do modelo, em que o modelo estudado é dividido em vários subdomínios e cada um desses subdomínios representa uma parte rígida do sistema modelado. Então, as interfaces criadas entre esses subdomínios (nós) geram equações algébricas, determinando assim os resultados dessa interação em cada grau de liberdade. As simulações foram elaboradas em duas situações: livrelivre, na qual simula o voo livre da carga útil do foguete, e com engastamento na base, na qual simula o voo da carga útil ainda acoplada ao veículo lançador. Com os resultados em mãos, pôde-se concluir que a simulação é de suma importância no projeto, pois se economiza tempo e custo, e seus resultados são bem próximos da realidade.

Abstract: Currently, the industry seeks to improve its processes and costs more and more, so that it can increase its productivity and product quality. With this demand, the technology had to create tools that make possible to predict failures and accidents. Then, with the advances of technology, the computer simulation was created. This work was developed with this technique developed in CAD software, CATIA V5 and CAE software, Ansys 15.0. This work starts from an experimental test already performed on the payload of a rocket. In this experiment, accelerometers and sensors were used to excite a part at various frequencies. The objective of this work is to simulate this experiment through modal analysis discretized by the finite element method. This method is based on the rigidity principle of the model, in which the studied model is divided into several subdomains and each the subdomain ducts represent a rigid part of the modeling system. Then, as interfaces created between these subdomains (nodes) generate algebraic equations, thus determining the results of this interaction in each degree of freedom. The simulations were developed in two situations: free-floating, in which it simulates the free flight of the payload of the rocket, and with embedding in the base, in which simulates the flight of the cargo most coupled to the launch vehicle. With the results, it was concluded that it is a sum of importance simulation, there are no projects, it will save time and cost and its results are very close to reality.