Efeito das vibrações mecânicas através da análise modal e harmônica da asa de uma aeronave aerodesign pelo método dos elementos finitos
| dc.contributor.advisor1 | SETÚBAL, Fábio Antônio do Nascimento | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7405884313686003 | |
| dc.contributor.advisor1ORCID | ****** | |
| dc.creator | COSTA, Gabriel Henrique Monteiro | |
| dc.creator.Lattes | ****** | |
| dc.creator.ORCID | ****** | |
| dc.date.accessioned | 2026-07-20T18:09:23Z | |
| dc.date.available | 2026-07-20T18:09:23Z | |
| dc.date.issued | 2025-12-17 | |
| dc.description.abstract | This study analyzes the effects of mechanical vibrations on the wing of an aircraft prototype developed by the Uirapuru Aerodesign team, applying the Finite Element Method (FEM) as a structural simulation tool. The main objective was to evaluate the dynamic behavior of the wing and the potential occurrence of aeroelastic phenomena, such as resonance and flutter, under level-flight conditions. The methodology involved the geometric modeling of the wing using CAD software, definition of the mechanical properties of the composite materials, and the execution of modal and harmonic analyses in ANSYS. The mesh convergence study ensured numerical stability for element sizes up to 0.028 m, while the modal analysis revealed six vibration modes with natural frequencies ranging from 36.22 Hz to 291.05 Hz. The results showed predominant displacements in the vertical direction (Y-axis), whereas the excitation force acted along the Z-axis, indicating no coupling between the excitation and vibration directions. Thus, no significant vibratory amplification or aeroelastic instability was observed, confirming the structural stability of the wing under the simulated conditions. The study demonstrates the effectiveness of FEM as a tool for analysis and validation in educational aircraft design, contributing to structural optimization and operational safety. | |
| dc.description.resumo | O presente trabalho analisa os efeitos das vibrações mecânicas na asa de um protótipo de aeronave da equipe Uirapuru Aerodesign, utilizando a análise modal através do Método dos Elementos Finitos (MEF). O objetivo consistiu em avaliar o comportamento dinâmico da asa e a possibilidade de ocorrência de fenômenos aeroelásticos, como a ressonância e o flutter, sob condições representativas de voo nivelado. A metodologia envolveu a modelagem geométrica da asa em CAD, a definição das propriedades mecânicas dos materiais compósitos utilizados e a execução de análises modais e harmônicas no software ANSYS. O estudo de convergência de malha assegurou a estabilidade numérica dos resultados para elementos de até 0,028 m de tamanho, enquanto a análise modal revelou seis modos de vibração com frequências naturais variando entre 36,22 Hz e 291,05 Hz. Verificou-se que os deslocamentos predominam na direção vertical (eixo Y), enquanto a força de excitação aplicada atua no eixo Z, caracterizando ausência de acoplamento entre as direções de excitação e vibração. Dessa forma, não se observou amplificação vibratória significativa nem indícios de instabilidade aeroelástica, evidenciando a estabilidade estrutural da asa sob as condições simuladas. O estudo confirma a eficiência do MEF como ferramenta de análise e validação no projeto de aeronaves educacionais, contribuindo para o aprimoramento estrutural e a segurança operacional. | |
| dc.identifier.citation | COSTA, Gabriel Henrique Monteiro. Efeito das vibrações mecânicas através da análise modal e harmônica da asa de uma aeronave aerodesign pelo método dos elementos finitos. Orientador: Fábio Antônio do Nascimento Setúbal. 2025. 66 f. Trabalho de Curso (Graduação) – Faculdade de Engenharia Mecânica, Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2025. Disponível em: https://bdm.ufpa.br/handle/prefix/9743. Acesso em:. | |
| dc.identifier.uri | https://bdm.ufpa.br/handle/prefix/9743 | |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.rights.license | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | |
| dc.source.uri | Disponível via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br | |
| dc.subject | Aeroelasticidade | |
| dc.subject | Vibrações mecânicas | |
| dc.subject | Método dos elementos finitos | |
| dc.subject | Asa | |
| dc.subject | Ressonância | |
| dc.subject | Análise modal | |
| dc.subject | Aeroelasticity | |
| dc.subject | Mechanical vibrations | |
| dc.subject | Finite element method | |
| dc.subject | Wing | |
| dc.subject | Resonance | |
| dc.subject | Flutter | |
| dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA | |
| dc.title | Efeito das vibrações mecânicas através da análise modal e harmônica da asa de uma aeronave aerodesign pelo método dos elementos finitos | |
| dc.type | Trabalho de Curso - Graduação - Monografia |