Escalado Dinámico de un Modelo de Estructura de Ala Usando Optimización Topológica
Autores: Oliveira, Éder; Sohouli, Abdolrasoul; Afonso, Frederico; da Silva, Roberto Gil Annes; Suleman, Afzal
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Escalado Dinámico de un Modelo de Estructura de Ala Usando Optimización Topológica
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Metodología de escalado dinámico
Modelos a escala reducida
Optimización de Topología
Fabricación Aditiva
Frecuencias naturales
Formas de modo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, se introduce una metodología de escalado dinámico para diseñar modelos reducidos de aeronaves con el objetivo de minimizar el costo de desarrollo y explorar el espacio de diseño. Una forma prometedora de lograr esto es utilizando Optimización Topológica (OT) para Fabricación Aditiva (FA). Aquí, se emplea la OT para diseñar un modelo a escala reducida al igualar sus frecuencias naturales y formas modales con las de un modelo a escala completa. Se prueban diferentes estrategias de OT basadas en el enfoque de densidad con el objetivo de lograr una estructura escalada dinámicamente que pueda ser fabricada. Para alcanzar este objetivo, la solución de OT debe estar libre de densidades intermedias, lo cual se observa en algunas estrategias de OT pero no en todas. Cuando no se aplica un factor de penalización: (i) la diferencia relativa entre las frecuencias naturales es inferior al 1% y (ii) el criterio de aseguramiento modal (MAC) estimado para evaluar la correlación entre las formas modales está cerca de la matriz identidad ideal. Estos resultados demuestran la efectividad de la metodología de escalado dinámico. Sin embargo, al utilizar un factor de penalización para evitar densidades intermedias, la correlación del comportamiento dinámico entre los modelos completo y escalado se degrada. Esta tendencia es más visible en la métrica MAC, donde aparecen términos fuera de la diagonal por encima del 20% y términos en la diagonal por debajo del 90%.
Descripción
En este artículo, se introduce una metodología de escalado dinámico para diseñar modelos reducidos de aeronaves con el objetivo de minimizar el costo de desarrollo y explorar el espacio de diseño. Una forma prometedora de lograr esto es utilizando Optimización Topológica (OT) para Fabricación Aditiva (FA). Aquí, se emplea la OT para diseñar un modelo a escala reducida al igualar sus frecuencias naturales y formas modales con las de un modelo a escala completa. Se prueban diferentes estrategias de OT basadas en el enfoque de densidad con el objetivo de lograr una estructura escalada dinámicamente que pueda ser fabricada. Para alcanzar este objetivo, la solución de OT debe estar libre de densidades intermedias, lo cual se observa en algunas estrategias de OT pero no en todas. Cuando no se aplica un factor de penalización: (i) la diferencia relativa entre las frecuencias naturales es inferior al 1% y (ii) el criterio de aseguramiento modal (MAC) estimado para evaluar la correlación entre las formas modales está cerca de la matriz identidad ideal. Estos resultados demuestran la efectividad de la metodología de escalado dinámico. Sin embargo, al utilizar un factor de penalización para evitar densidades intermedias, la correlación del comportamiento dinámico entre los modelos completo y escalado se degrada. Esta tendencia es más visible en la métrica MAC, donde aparecen términos fuera de la diagonal por encima del 20% y términos en la diagonal por debajo del 90%.