• Total de projetos de pesquisa (34)
  
  1. 2023-Atual. Otimização topológica da coifa de um foguete experimental utilizando o software Autodesk Inventor
     Descrição: A otimização topológica é um processo que tem como objetivo reduzir o volume de material em peças que desempenham uma função específica. O número de projetos de pesquisa na área de otimização topológica tem crescido consideravelmente, como pode ser visto em trabalhos publicados em congressos de engenharia e em revistas científicas. Este crescimento se deve ao fato da sua importância para o mercado de manufatura, que tem como objetivo desenvolver peças com alta eficiência e mínimo custo possível. Tendo em vista que a otimização topológica reduz o volume e consequentemente a massa da estrutura, de modo que a sua eficiência não seja prejudicada, este método torna o projeto competitivo, por meio da diminuição do consumo de matéria-prima e, por consequência, o custo final do produto. No presente trabalho, será realizado a otimização topológica da coifa de um foguete experimental, denominado Projeto Polo, e projetado pela equipe de foguetemodelismo UFABC Rocket Design. O processo de otimização será realizado através do software Autodesk Inventor, que aplica o Método dos Elementos Finitos (MEF) e métodos de otimização para determinar o leiaute ideal das peças. Após o processo de otimização, a peça relativa ao projeto ótimo será produzida com a ajuda de impressora 3D para se analisar fisicamente o projeto final.. Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Lucas Alves Sanches - Integrante.
     Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  2. 2023-Atual. ANÁLISE DA PROBABILIDADE DE UM CORPO CELESTE ADENTRAR A ATMOSFERA TERRESTRE UTILIZANDO O PROCESSO DE MONTE CARLO
     Descrição: Estima-se que, de forma gradual, as chances de um corpo celeste, seja este um asteroide ou cometa, cair na superfície da Terra aumenta com o tempo. Com isso, esta pesquisa tem como objetivo determinar a probabilidade associada à queda desses objetos, por meio dos conceitos e formulações advindas da Teoria da Confiabilidade, mais especificamente do Processo de Monte Carlo. A análise se deu a partir do equacionamento da função de falha, e do teste das variáveis aleatórias, sendo estas a distância mínima do corpo até a Terra e a velocidade relativa do mesmo. Os dados estudados foram divididos entre os objetos existentes, mapeados pela NASA [17], e os gerados aleatoriamente por técnicas de amostragem envolvendo a função probabilidade cumulativa. Dessa forma, os resultados demonstraram valores próximos de probabilidade de falha para os dois conjuntos de dados, sendo esta relativa à queda do objeto na superfície terrestre (0,11 nos reais e 0,13 nos aleatórios). Com isso, propõe-se para a continuidade deste projeto, a convergência das soluções encontradas, de forma a reproduzir seguramente a probabilidade para variáveis geradas de modo aleatório.. Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / MAURO MONTEZUMA DUARTE DOMINGUES - Integrante.
     Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  3. 2023-Atual. Análise da confiabilidade de estratégias de mitigação de lixo espacial utilizando o Processo de Monte Carlo
     Descrição: Diante da crescente exploração espacial, o risco de colisões entre satélites, foguetes e a EstaçãoEspacial Internacional tem se ampliado devido à presença de detritos espaciais, objetos emórbita sem utilidade. Nesse cenário, diversas entidades, públicas e privadas, têm elaboradoestratégias para mitigar esse problema. Este projeto se concentra no satélite CBERS-1,lançado em 1999 em uma colaboração Brasil-China e que, apesar de ter sido desativadoem 2003, continua em órbita. Utilizando a ferramenta DRAMA (Debris Risk Assessmentand Mitigation Analysis), em conjunto com a aplicação OSCAR (Orbital Spacecraft ActiveRemoval), o trabalho visa simular e avaliar a confiabilidade de diferentes estratégias demitigação que poderiam ter sido adotadas durante a desativação do CBERS-1, garantindoque o mesmo reentrasse na atmosfera terrestre em até 25 anos, atingindo os requisitos demitigação de detritos espaciais da ESA (Agência Espacial Europeia). Essa análise contribuipara a compreensão e melhoria das práticas de mitigação de detritos espaciais em um contextode crescente atividade no espaço.. Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Matheus Alves de Lima - Integrante.
     Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  4. 2022-2023. Estudo da Probabilidade de Falha de Sistemas Estruturais em Série e em Paralelo com Aplicação a Treliças Tridimensionais Utilizando o Processo de Monte Carlo
     Descrição: O presente trabalho tratará da confiabilidade estrutural que tem por objetivo analisar a probabilidade de falha de um determinado elemento estrutural ou de um sistema estrutural. Para tal, será utilizado o Processo de Monte Carlo que consiste na geração de um grande número de valores randômicos para cada variável aleatória. Neste processo, para cada projeto gerado aleatoriamente, a função de performance é avaliada e caso seu valor seja positivo, o elemento (ou sistema) não falha e caso negativo, o elemento falha. O objetivo geral será a aplicação do método para avaliar a confiabilidade de uma estrutura treliçada tridimensional, utilizada na confecção da fuselagem e do tail boom da aeronave Sorg, de 2020, desenvolvida pela equipe Harpia Aerodesign, com a finalidade de participar da competição SAE BRASIL Aerodesign. A ideia central do trabalho é implementar um código no software MatLab capaz de verificar, tanto no âmbito de cada barra da treliça, quanto no âmbito do sistema estrutural como um todo, a sua probabilidade de falha utilizando o Processo de Monte Carlo. Além disso, para uma maior fidelidade, os resultados da análise estrutural serão também comparados com aqueles dados pelo programa Ansys, para a validação do código a ser escrito.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Igor Costa Sugaroni Lacerda - Integrante.
     Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  5. 2022-2023. Confiabilidade de longarinas aeronáuticas fabricadas de material compósito
     Descrição: A finalidade do projeto é determinar, por meio de métodos estatísticos (Processo de Monte Carlo) a confiabilidade de longarinas aeronáuticas fabricadas com material compósito. A relevância do projeto é significante, visto que a utilização de itens estruturais feitos de material compósito é uma tendência e se fará presente com o passar dos anos. Além disso, a indústria aeronáutica está inserida de maneira direta ou indireta na vida de toda população, onde a falta de segurança pode causar inúmeros transtornos, inclusive acidentes fatais.Segundo a norma NBR-5462, confiabilidade é definida pela capacidade de um item desempenhar uma função requerida sob condições especificadas, durante um dado intervalo de tempo, o termo é usado como uma medida de desempenho e confiabilidade, e descreve a probabilidade de sucesso, ou de falha, de um determinado modelo. Por ser um problema de segurança, faz-se necessária a análise de probabilidades geradas a partir de ensaios em campo, sendo insuficiente apenas considerações teóricas, neste caso, dados serão obtidos através da literatura disponível. As análises de confiabilidade, atreladas ao uso de materiais compósitos, dentro da engenharia aeronáutica promovem, além da segurança, um aumento de desempenho do produto, pois a escolha desse tipo de material tem vantagens como alta resistência e rigidez, vida longa em fadiga e baixa densidade, aumentando sua competitividade dentro do mercado. No caso específico do presente trabalho, trabalhar-se-á com compósitos de matriz epóxi reforçada com fibra de carbono.Em um lote de um material produzido em um determinado processo, cada elemento apresenta pequenas variações em relação a outro, devidas às imperfeições existentes nos processos. Com isso, define-se que variáveis aleatórias são aquelas cujos valores exatos não podem ser determinados analiticamente, mas sim através de uma probabilidade de que eles ocorram. Estas podem, por exemplo, ser a resistência e o módulo de elasticidade do material, os carregamentos atuantes numa estrutura etc. Uma vez adotado um projeto, que pode ser representado por um vetor de variáveis de projeto, a função de performance pode ser definida como uma função que quando positiva, o processo é seguro, quando negativa, o processo é falho e quando igual a zero, o processo encontra-se no limite entre a segurança e a falha. Outra grandeza a ser definida é o índice de confiabilidade que pode ser calculado como a razão entre a média e o desvio padrão da função de performance. A probabilidade de falha é a região, sob a curva de densidade de probabilidade de falha, quando está é menor que zero. Durante a pesquisa, cálculos de confiabilidade serão aplicados a uma longarina aeronáutica fabricada de material compósito (Figura 1). A longarina é um elemento essencial que integra a estrutura da asa de uma aeronave, sendo responsável por transmitir à fuselagem toda força de sustentação gerada pela asa. As variáveis aleatórias serão as propriedades geométricas e mecânicas da longarina, assim como o carregamento atuante. A função de performance do problema será a margem de segurança da estrutura. Para o cálculo numérico, será utilizado o Processo de Monte Carlo, a ser programado no Matlab, ou software similar. Serão gerados centenas de milhares de projetos e a partir da análise estatística destes, serão determinados os índices de confiabilidade e a probabilidade de falha da longarina. Referências bibliográficas indicam valores adequados para o índice de confiabilidade para diversos tipos de componentes estruturais. Entretanto, na engenharia aeroespacial, estes dados ainda não estão bem consolidados, valorizando assim a importância desta pesquisa.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Homero Fagundes da Cunha Neto - Integrante.
     Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  6. 2021-2022. Mitigação de vibrações de longarinas de asas aeronáuticas em situação de flutter
     Descrição: O presente projeto de pesquisa tem como objetivo estudar a vibração de uma viga longarina da asa de uma aeronave em situação de flutter. No caso da engenharia aeroespacial, em função da natureza dinâmica das excitações, a questão da vibração se faz bastante presente. A asa de uma aeronave pode ser analisada do ponto de vista estrutural como uma viga engastada e em balanço, fazendo com que este estudo tenha uma aplicação direta em problemas de estruturas da engenharia aeroespacial. O fenômeno da vibração é regido por uma equação diferencial linear ordinária de segunda ordem não homogênea, aqui denominada de equação do movimento. Esta equação envolve as forças elásticas, dada pela rigidez da estrutura, forças de amortecimento, de inércia e a força externa, que será considerada aqui como um carregamento devido ao flutter. Será utilizado um modelo com dois graus de liberdade para representar a estrutura. Para mitigar as vibrações será utilizado um mecanismo denominado por Amortecedor de Massa Sintonizada, cuja sigla é TMD (do inglês). Este será instalado em um ponto específico da estrutura, a ser escolhido como o melhor ponto, ou seja, o ponto que mais reduz as vibrações da estrutura. O TDM, que introduzirá um terceiro grau de liberdade no sistema, consiste em uma pequena massa acoplada a uma mola e um amortecedor, que serão projetados para a redução da vibração. Para a solução da equação do movimento utilizar-se-á o Método das Diferenças Finitas, o qual deverá ser programado no MatLab. Serão analisados diversos perfis de vigas e situações de excitação. Os resultados da pesquisa serão apresentados em congressos de iniciação cientifica e disponibilizados para futuras pesquisas.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Larissa Teixeira dos Santos - Integrante.
     Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  7. 2021-2022. Modelagem de materiais absorvedores de impacto para aplicação em revestimentos de peças típicas de foguetes experimentais
     Descrição: O projeto de pesquisa em questão deseja realizar o estudo dos mais viáveis materiais para revestir peças de foguetes experimentais, além da realização de representações tridimensionais das mesmas. A busca por materiais desejáveis se dará pela redução de um sistema contínuo de infinitos graus de liberdade a um modelo de apenas um grau de liberdade, ou seja, um único deslocamento em uma única direção que vai reger o comportamento do sistema. E esse modelo apresentará a massa proporcional à aceleração, o amortecimento proporcional à velocidade e a rigidez da estrutura proporcional ao deslocamento. Desta forma, temos o somatório, respectivamente, das forças de inércia, de dissipação e elástica igualados à força dinâmica externa. Assim, considerando o carregamento dinâmico como o impacto contra o solo, a estrutura sofrerá a perturbação, sairá de um equilíbrio e começará a vibrar, mas com um amortecimento, passado um tempo, ela cessará essa vibração. E esse bom amortecimento é uma das características mecânicas desejáveis de se encontrar nos materiais em estudo para propiciar uma redução da aceleração após impacto. Novas características relevantes para os materiais de revestimento também serão determinadas devido ao estudo das características geométricas de foguetes experimentais da Rocket Design, ou seja, das medidas, formatos e localizações de suas peças típicas, que ajudarão nos problemas de cálculo que serão propostos e solucionados no Matlab. E será feita uma modelagem tridimensional para boa visualização deste trabalho, contribuindo com o crescimento e aprimoramento da equipe.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Júlia Oliveira Braga - Integrante.
     Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  8. 2021-2022. Cálculo da confiabilidade de uma longarina de uma asa aeronáutica utilizando o Processo de Monte Carlo com variáveis correlacionadas
     Descrição: O objetivo deste projeto consiste em determinar, através de métodos estatísticos e geração de números aleatórios (Processo de Monte Carlo com variáveis correlacionadas) a confiabilidade de uma longarina de uma asa aeronáutica. A relevância do projeto é evidente, visto que a Engenharia Aeronáutica afeta diretamente a vida de milhões de pessoas e erros podem causar grandes perdas, inclusive de vidas humanas. Confiabilidade pode ser definida como ?a capacidade de um sistema realizar uma função requerida em determinadas condições, durante um determinado período de tempo?, ou ainda, o termo é também utilizado como atributo que descreve ?a probabilidade de sucesso, ou de falha, de um determinado modelo? (LEMAIRE; MAURICE, 2005). Aplicando-se à engenharia aeronáutica, as análises de confiabilidade promovem, além da segurança, um aumento da competitividade no mercado, já que produzem indiretamente um melhor desempenho do produto, dada a função de performance definida para o caso. Por ser um problema de segurança, este não pode ser respondido apenas por considerações teóricas, fazendo-se necessário o uso de curvas de distribuição de probabilidades geradas a partir de dados levantados em campo. A ideia fundamental é que dado um lote de um material produzido em um determinado processo, cada elemento apresenta pequenas variações em relação a outra, devidas às imperfeições existentes nos processos. Com isso, define-se que variáveis aleatórias são aquelas cujos valores exatos não podem ser determinados analiticamente, mas sim através de uma probabilidade de que eles ocorram. Estas podem, por exemplo, ser a resistência e o módulo de elasticidade do material, os carregamentos atuantes numa estrutura etc. Uma vez adotado um projeto, que pode ser representado por um vetor de variáveis de projeto, a função de performance pode ser definida como uma função que quando positiva, o processo é seguro, quando negativa, o processo é falho e quando igual a zero, o processo encontra-se no limite entre a segurança e a falha. Outra grandeza a ser definida é o índice de confiabilidade que pode ser calculado como a razão entre a média e o desvio padrão da função de performance. A probabilidade de falha é a região, sob a curva de densidade de probabilidade de falha, quando esta é menor que zero.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Gabriela Garcia Carreira - Integrante. Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Bolsa.
     Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  9. 2021-2022. Protótipo de drone com dimensões semelhantes a veículos comerciais de asas rotativas
     Descrição: Este projeto de pesquisa tem o propósito de estudar a viabilização de uma aeronave inovadora como um veículo comercial dinâmico e prático. Tal ideia que será estudada visa proporcionar uma melhoria no conceito de ?drones? atualmente empregado. Devido ao fato de ser um estudo complexo para ser produzido de início, será implementado um protótipo visando compreender quais as maneiras de desenvolvimento e análises devem ser implementadas para validação de um projeto futuro que possa ser aplicado. Sabe-se que a criação de novas aeronaves que demonstrem um avanço tecnológico e com novas abordagens são muito visadas para estudo, criação e desenvolvimento. Para tanto, a elaboração de um drone em dimensões semelhantes a de um helicóptero será o enfoque dado ao projeto, unindo a idealização de dois tipos diferentes de aeronaves comumente usadas. A elaboração da pesquisa consistirá na realização de uma revisão bibliográfica corroborando com os estudos teóricos, aplicado em conceitos estruturais, numéricos entre outros, conjunta a uma diagramação do esboço do projeto. Assim de acordo com o desenvolvimento dos conceitos será elaborado um design gráfico do protótipo que irá ajudar na análise estrutural da aeronave através de softwares computacionais, como: SolidWorks [1], Ansys [2], Ultimaker Cura [3], entre outros. A utilização de tais programas visa corroborar para a validação dos resultados obtidos ao longo da pesquisa ou mudanças a serem efetivadas. Análises relativas ao controle e estabilidade de voo também serão realizadas, além de uma pesquisa sobre a aerodinâmica.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Vinícius Mafra Viti - Integrante.
     Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  10. 2021-2022. Confiabilidade de longarinas em situação de flutter
      Descrição: O presente projeto de pesquisa tem o propósito de estudar e analisar o processo de confiabilidade, no que diz respeito ao desenvolvimento de aeronaves, em específico as longarinas, estruturas fundamentais de reforço capazes de suportar esforços na asa. A partir da definição do material a ser desenvolvido o projeto da longarina e de sua seção transversal é possível definir, de maneira apropriada, parâmetros como momento fletor, momento de inércia, módulo de elasticidade, e a geometria em geral da estrutura. Portanto, sendo possível desenvolver cálculos para obtenção de diferentes modos de vibração da estrutura. Próximo passo é o estudo aprofundado do que chamamos de flutter, fenômeno no qual é uma auto-excitação de dois ou mais modos de vibração de um sistema, devidamente alterada e realimentada pelo escoamento de um fluido, podendo vir a causar oscilações de amplitude que crescem exponencialmente levando a estrutura a uma falha dinâmica, sendo caracterizado pela ressonância, de modo a ser a tendência do sistema físico para oscilar à sua máxima amplitude. A forma final de análise compreende a implementação da confiabilidade, no qual a partir dos valores de frequência, pode-se obter, com base na Probabilidade e Estatística, a probabilidade de falha de uma longarina sob situações de estresse. Vale-se ressaltar que o presente projeto contará com uso de dados geométricos das longarinas utilizadas pela entidade Harpia Aerodesign, de modo que o projeto a ser desenvolvido poderá ser utilizado no amplo desenvolvimento de aeromodelos, de maneira tal a auxiliar a entidade.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Lucas Moura de Almeida - Integrante. Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Bolsa.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  11. 2021-2022. Confiabilidade do pouso em Marte do Rover Perseverance
      Descrição: Este projeto de pesquisa tem o propósito de estudar a confiabilidade do processo do pouso do Rover Perseverance em Marte com uso do Processo de Monte Carlo (MMC) e do Método Generalized Reduced Gradient (GRG), com ferramentas em Python, sob uma perspectiva probabilística, inserindo conceitos fundamentais da área de confiabilidade. O MMC gera resultados através de amostras aleatórias, resultados esses que serão comparados para a determinar a probabilidade de risco. Já o GRG consiste em utilizar técnicas de otimização para se determinar a maior probabilidade de falha de um modelo matemático que representa o sucesso do pouso, através da função de performance. No caso do GRG, o objetivo é minimizar o índice de confiabilidade, considerando que a função de performance deve ser nula. São definidas variáveis que influenciam na segurança do pouso, e cada variável será tratada como aleatória, possuindo média, desvio padrão e uma curva de densidade de probabilidade definida.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Vitória Marques da Silva - Integrante. Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Bolsa.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  12. 2020-2021. Estudo do controle de vibrações em vigas de asas de aeronaves
      Descrição: O presente projeto de pesquisa tem como objetivo estudar a vibração em uma viga engastada e em balanço com uma máquina rotativa instalada em sua extremidade. No caso da engenharia aeroespacial, em função da natureza dinâmica das excitações, a questão da vibração se faz bastante presente. A asa de uma aeronave pode ser analisada do ponto de vista estrutural como uma viga engastada e em balanço, fazendo com que este estudo tenha uma aplicação direta em problemas de estruturas da engenharia aeroespacial. O fenômeno da vibração forçada é regido por uma equação diferencial linear ordinária de segunda ordem não homogênea, aqui denominada de equação do movimento. Esta equação envolve as forças elásticas, dada pela rigidez da estrutura, forças de amortecimento, de inércia e a força externa, que será considerada aqui como um carregamento harmônico. Será utilizado um modelo com um grau de liberdade para representar a estrutura. Para mitigar as vibrações será utilizado um mecanismo denominado por Amortecedor de Massa Sintonizada, cuja sigla é TMD (do inglês). Este será instalado em um ponto específico da estrutura, a ser escolhido como o melhor ponto, ou seja, o ponto que mais reduz as vibrações da estrutura. O TDM, que introduzirá um segundo grau de liberdade no sistema, consiste em uma pequena massa acoplada a uma mola e um amortecedor, que serão projetados para a redução da vibração. Para a solução da equação do movimento utilizar-se-á o Método das Diferenças Finitas, o qual deverá ser programado no MatLab. Serão analisados diversos perfis de vigas e fontes de excitação. Os resultados da pesquisa serão apresentados em congressos de iniciação cientifica e disponibilizados para futuras pesquisas.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Larissa Teixeira dos Santos - Integrante.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  13. 2020-2021. Confiabilidade aplicada a treliças compostas a base de materiais compósitos de fibra de carbono
      Descrição: O objetivo do presente trabalho é determinar o índice de confiabilidade, e consequentemente a probabilidade de falha, de uma estrutura aeroespacial treliçada (isostática), fabricada com material compósito. Serão utilizadas técnicas de otimização para a determinação do índice de confiabilidade.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / GABRIEL DOS SANTOS PINTO - Integrante. Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Bolsa.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  14. 2020-2021. Otimização Topológica de Chapas Utilizando-se o Software MATLAB
      Descrição: Este projeto de pesquisa tem o propósito de estudar o processo de otimização topológica de chapas com uso do método de elementos finitos (MEF) combinado com algoritmos de otimização da ferramenta MATLAB Optimization Toolbox e conjuntamente analisado sob uma perspectiva probabilística, inserindo conceitos fundamentais da área de confiabilidade. Chapas são elementos estruturais bidimensionais submetidos a carregamentos no próprio plano. Já o MEF consiste em dividir o domínio da estrutura em vários subdomínios (elementos), escrever uma equação para cada elemento, montar uma equação envolvendo todos os elementos e resolvê-la, determinando então os deslocamentos, deformações e tensões. A otimização consiste em determinar a espessura de cada elemento de modo a minimizar a massa das chapas, submetidas a carregamentos estáticos, sujeitas a restrições de tensões. Ou seja, a máxima tensão atuante, em valor absoluto, deve ser menor ou igual à tensão admissível do material. Pretende-se também impor restrições para se evitar a flambagem localizada. Teoricamente qualquer algoritmo de otimização não linear com restrições poderia ser utilizado, mas optou-se pela utilização do MATLAB, especificamente a função fmincon. A forma final obtida no presente método depende da intensidade do carregamento aplicado, bem como da geometria e propriedades mecânicas da chapa, diferentemente de outros métodos onde a forma não depende da intensidade do carregamento (métodos baseados na minimização da energia de deformação e definição de um volume final).. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Lucas Moura de Almeida - Integrante.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  15. 2020-2021. Absorvedores de impacto com aplicação a invólucros internos de foguetes experimentais utilizando um modelo não linear
      Descrição: Esse projeto seria uma continuação do projeto PDPD (sobre absorvedores de impacto com um grau de liberdade) e da iniciação cientifica (sobre absorvedores de impacto para vários graus de liberdade) realizadas, respectivamente em 2018-2019 e 2019-2020, sendo aplicados como invólucros internos de foguetes experimentais. Entretanto o objetivo deste novo projeto é trabalhar novamente com três graus de liberdade, mas agora com um novo modelo matemático, onde será realizada uma análise com não linearidade, considerando a não linearidade para a viscosidade e a não linearidade em relação à rigidez do material dando assim um comportamento viscoelástico não linear. Nos projetos anteriores foram feitas análises apenas para sistemas lineares .Assim, pretende-se continuar a pesquisa na procura de mais materiais com boa característica de amortecimento para que possam ser aplicados a foguetes experimentais, sendo utilizados como invólucros e que portanto ajudem a diminuir o futuro custo de produção novas peças que podem ser causados pela queda (ou desacoplamento) de componentes do foguete e caem na terra após o lançamento. Serão feitos cálculos matemáticos para problemas com três graus de liberdade não lineares. Serão consideradas as forças elásticas, de amortecimento e de inércia. O objetivo é minimizar a aceleração da peça através da utilização de materiais que possam servir de revestimento interno desses foguetes. Diversos materiais serão pesquisados teoricamente, com o objetivo de se analisar o seu módulo de elasticidade, coeficiente de amortecimento interno e densidade. Não é desejável um material com uma alta densidade, ou com um baixo fator de amortecimento. Uma vez determinadas estas propriedades, as mesmas serão introduzidas no modelo matemático para se verificar as que mais produzem uma redução de aceleração após o impacto. Os resultados desse trabalho serão, além da determinação dos melhores materiais, dados teóricos que servirão de base para futuras pesquisas, bem como artigos a serem apresentados e publicados em congressos de Iniciação Científica.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Willian Kenji Takaracy - Integrante.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  16. 2020-2021. Análise de Vibrações de Pontes e Passarelas
      Descrição: Este projeto busca a continuação de pesquisas iniciadas através do Edital 03/2019 (PDPD). O estudo em andamento é sobre a análise vibracional de estruturas de uso diário, tais como passarelas e pontes de pedestres. A movimentação de pessoas causa vibrações, podendo, em alguns casos, apresentar valores de acelerações que causam desconforto aos usuários e até mesmo danos estruturais. Denomina-se essa movimentação humana de movimentos rítmicos. Cada construção leva em consideração o seu propósito para fazer uma suposição dos carregamentos a se considerar. Com base nisso, são elaborados uma série de cálculos a fim de garantir segurança para as estruturas e conforto para os usuários. O projeto atualmente em andamento leva em consideração apenas um grau de liberdade das estruturas (deslocamento vertical), calculando para tal análise dinâmica a rigidez, o amortecimento, a massa e a força modal. Na nova etapa do projeto, aqui pleiteada, pretende-se realizar as análises dinâmicas levando-se em consideração vários graus de liberdade. Nas análises, almeja-se obter as respostas das estruturas, em termos de aceleração, nas direções vertical, lateral e longitudinal. Estes valores serão comparados com aqueles limites prescritos pela literatura especializada. Para os cálculos, a ideia é a utilização de um modelo em elementos finitos que possa determinar de forma mais realista o comportamento de estruturas usuais na engenharia brasileira. Uma outra abordagem a ser realizada é o uso de TMD (absorvedores de vibração através do uso de um sistema massa mola com massas sintonizadas) para mitigar vibrações que excedam os limites prescritos pela bibliografia adotada. Para se realizar a análise dinâmica, será utilizado o Software STRAP (Structural Analysis Programs), o qual é bastante usual na prática da engenharia no Brasil.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Pamela Paulino Carvalho - Integrante.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  17. 2019-2020. Absorvedores de impacto com aplicação a invólucros internos de foguetes experimentais
      Descrição: Esse projeto seria uma continuação do projeto PDPD sobre absorvedores de impacto com um grau de liberdade, com aplicação a invólucros internos de foguetes experimentais. Entretanto agora o objetivo é trabalhar com problemas com três graus de liberdade, sendo um grau de liberdade dado pela caixa de comando e os outros dois pelos dois tanques de combustíveis. Assim, pretende-se continuar a pesquisa na procura de mais materiais com boa característica de amortecimento para que possam ser aplicados a foguetes experimentais, sendo utilizados como invólucros e que portanto ajudem a diminuir o futuro custo de produção novas peças que podem ser causados pela queda (ou desacoplamento) de componentes do foguete e caem na terra após o lançamento. Serão feitos cálculos matemáticos para problemas com três graus de liberdade, diferentemente do PDPD, onde eram feitos cálculos com foco em apenas um grau de liberdade. Além disso, esses cálculos serão aplicados no ?casing? (compartimento ou fuselagem onde a eletrônica é colocada) do foguete do grupo rockets da UFABC. Serão consideradas as forças elásticas, de amortecimento e de inércia. O objetivo é minimizar a aceleração da peça através da utilização de materiais que possam servir de revestimento interno desses foguetes. Diversos materiais serão pesquisados teoricamente, com o objetivo de se determinar o seu módulo de elasticidade, coeficiente de amortecimento interno e densidade. Não é desejável um material com uma alta densidade, ou com um baixo fator de amortecimento. Uma vez determinadas estas propriedades, as mesmas serão introduzidas no modelo matemático para se verificar as que mais produzem uma redução de aceleração após o impacto. Os resultados desse trabalho serão, além da determinação dos materiais, dados teóricos que servirão de base para futuras pesquisas, bem como artigos a serem apresentados e publicados em congressos de Iniciação Científica. Como sugestão de futuros trabalhos fica a análise em elementos finitos destas cápsulas e do revestimento para se ter um modelamento matemático mais complexo.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Willian Kenji Takaracy - Integrante.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  18. 2019-2020. Análise de Vibrações de Estruturas de Passarelas de Pedestres
      Descrição: Este projeto busca apresentar uma pesquisa relacionada à análise de vibrações em estruturas de uso contínuo e diário, tais como passarelas de pedestres, pontes e viadutos. A dinâmica das estruturas será utilizada, neste caso, em um estudo que leva em consideração a movimentação de pessoas, provocando vibrações que podem ser desconfortáveis ao ser humano ou até danosas às estruturas. Será utilizado um modelo com um grau de liberdade, considerando a rigidez, o amortecimento, a força de inércia e a excitação externa de pessoas sobre a estrutura. A força dinâmica será computada como uma soma de carregamentos harmônicos que serão resolvidos através de uma soma de soluções fechadas e adicionalmente, utilizando-se métodos numéricos. As estruturas vibram de acordo com suas frequências e modos naturais de vibração (Brasil e Silva, 2015). Para cada grupo de pessoas há uma frequência de compasso correspondente. Os usuários tendem a sincronizar-se com as frequências naturais da estrutura, tornando seus efeitos mais intensos. Serão consideradas vários tipos de estruturas e realizadas simulações computacionais. Pretende-se ao final obter um conjunto de dados que serão disponibilizados através de publicações em anais de congressos de iniciação científica e que também podem servir de base para o projeto deste tipo de estrutura.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Pamela Paulino Carvalho - Integrante. Financiador(es): Universidade Federal do ABC - Bolsa.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  19. 2019-2020. Estudo das vibrações em uma viga engastada e em balanço
      Descrição: O presente projeto de pesquisa tem como objetivo estudar a vibração em uma viga engastada e em balanço com uma máquina rotativa instalada em sua extremidade. No caso da engenharia aeroespacial, em função da natureza dinâmica das excitações, a questão da vibração se faz bastante presente. A asa de uma aeronave pode ser analisada do ponto de vista estrutural como uma viga engastada e em balanço, fazendo com que este estudo tenha uma aplicação direta em problemas de estruturas da engenharia aeroespacial. O fenômeno da vibração forçada é regido por uma equação diferencial linear ordinária de segunda ordem não homogênea, aqui denominada de equação do movimento. Esta equação envolve as forças elásticas, dada pela rigidez da estrutura, forças de amortecimento, de inércia e a força externa, que será considerada aqui como um carregamento harmônico. Será utilizado um modelo com um grau de liberdade para representar a estrutura. Para mitigar as vibrações será utilizado um mecanismo denominado por Amortecedor de Massa Sintonizada, cuja sigla é TMD (do inglês). Este será instalado em um ponto específico da estrutura, a ser escolhido como o melhor ponto, ou seja, o ponto que mais reduz as vibrações da estrutura. O TDM, que introduzirá um segundo grau de liberdade no sistema, consiste em uma pequena massa acoplada a uma mola e um amortecedor, que serão projetados para a redução da vibração. Para a solução da equação do movimento utilizar-se-á o Método das Diferenças Finitas, o qual deverá ser programado no MatLab. Serão analisados diversos perfis de vigas e fontes de excitação. Os resultados da pesquisa serão apresentados em congressos de iniciação cientifica e disponibilizados para futuras pesquisas.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Aline Kaneko Nakamura - Integrante.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  20. 2019-2020. Otimização topológica de uma longarina utilizando-se o programa MATLAB e comparação dos resultados com o software Ansys
      Descrição: O presente trabalho visa estudar e determinar computacionalmente a otimização de estruturas aeronáuticas, determinando o máximo de material a ser retirado da estrutura, com confiabilidade e segurança. O estudo de otimização é de extrema importância para o campo da engenharia, pois possibilita a redução do uso de material, impactando diretamente no custo de produção, transporte e aplicação do produto. Na indústria aeronáutica por exemplo, a redução de massa de uma estrutura é relevante para o desempenho da aeronave e custos de operação. O elemento estrutural a ser otimizada é uma longarina de uma asa, projetada em alumínio, em formato I. Essa estrutura será dividida em pequenos elementos, denominados elementos finitos. Primeiramente será definida a geometria da estrutura e o material que a constitui. Posteriormente serão determinados os carregamentos atuantes e então realizada a análise estrutural. Após se obter os resultados das análises estrutural, tensões, deformações e deslocamentos, verifica-se se as restrições de projeto são atendidas. Caso seja possível o processo é aprimorado utilizando-se uma determinada técnica de otimização e então o processo se repete até que se obtenha um projeto com as melhores qualidades possíveis, dados os limites estabelecidos. No projeto em questão serão adotadas duas abordagens para a otimização, numa primeira, as variáveis de projeto serão as espessuras dos elementos finitos, a função objetivo a massa da estrutura e as restrições serão as tensões máximas nos elementos. Numa segunda abordagem, as variáveis de projeto serão as densidades relativas de cada elemento, a função objetivo a energia de deformação da estrutura e a restrição é dada pelo volume final reduzido que se deseja que a estrutura atinja. Estes métodos de otimização serão implementados, juntamente com o método dos elementos finitos no programa MATLAB. Posteriormente os resultados obtidos serão comparados por aqueles dados pelo programa Ansys.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Júlia da Silva Maschietto - Integrante. Financiador(es): Universidade Federal do ABC - Bolsa.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  21. 2018-2020. Estudo experimental e numérico sobre a não linearidade geométrica em vibrações de estruturas de suporte de máquinas rotativas
      Descrição: Analisar o comportamento com não linearidade geométrica de vigas e pórticos submetidos a cargas cíclicas, incluindo estudo teóricos e experimentais. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Integrante / Reyolando M. L. R. F. Brasil - Coordenador. Financiador(es): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - Auxílio financeiro.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  22. 2018-2019. Otimização de forma de vigas isostáticas
      Descrição: O presente projeto de pesquisa tem o propósito de estudar o processo de otimização de projeto, que é responsável, entre outras funções, pela diminuição de custos e pela minimização da quantidade de insumos utilizados na fabricação de estruturas, como vigas engastadas e bi-apoiadas.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Lucas Moura de Almeida - Integrante. Financiador(es): Universidade Federal do ABC - Bolsa.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  23. 2018-2019. Absorvedores de impacto com aplicação a invólucros internos de foguetes experimentais
      Descrição: Esse projeto tem como objetivo pesquisar e determinar materiais, com boas características de amortecimento, que sirvam como absorvedores de impacto. Pretende-se que os materiais aqui determinados sirvam de invólucro interno de foguetes experimentais, minimizando os danos causados por impactos contra o solo às cápsulas ejetadas, visando o reaproveitamento de componentes internos.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Willian Kenji Takaracy - Integrante.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  24. 2018-2019. Otimização Topológica de Estrutura de Foguetes Experimentais Utilizando-se o Software Inventor
      Descrição: Serão otimizadas peças de um foguete experimental. Após o processo de otimização será construído um protótipo que poderá ser testado fisicamente. Os projetos obtidos, bem como os resultados dos testes, serão comparados com peças de foguetes já existentes.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Tiago Ribeiro dos Santos Neto - Integrante. Financiador(es): Universidade Federal do ABC - Bolsa.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  25. 2017-2018. Aplicações do algoritmo genético no projeto de elementos estruturais de aeronaves
      Descrição: Uso do algoritmo genético para a minimização da massa de estruturas treliçadas. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Gabriel Lemos Sellera - Integrante.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  26. 2017-2018. Determinação da confiabilidade estrutural de perfis metálicos submetidos a carregamentos permanentes e acidentais
      Descrição: Confiabilidade estrutural, processo de Monte Carlo, estatística, variáveis aleatórias. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Tiago Roschel - Integrante.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  27. 2017-2018. Otimização de estruturas aeronáuticas submetidas a carregamentos dinâmicos
      Descrição: otimização topológica da estrutura interna da asa de uma aeronave, utilizando-se métodos computacionais e ensaios em túnel de vento.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Flavio Avila Correia Martins - Integrante. Financiador(es): Universidade Federal do ABC - Bolsa.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  28. 2017-2018. Otimização de fundações em estacas pré-fabricadas
      Descrição: Determinar o menor custe de estacas pré-fabricadas cravadas em solos típicos do Brasil.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Lucas Estrela Portigo - Integrante.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  29. 2017-2018. Materiais Utilizados na Fabricação e Características Geométricas e Mecânicas de Estruturas de Aeronaves
      Descrição: Estudo sobre os elementos estruturais e principais materiais utilizados na engenharia aeronáutica.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Pamela Paulino Carvalho - Integrante. Financiador(es): Universidade Federal do ABC - Bolsa.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  30. 2017-2018. Otimização topológica de estruturas tridimensionais usando o programa Inventor
      Descrição: Otimização topológica de elementos estruturais, incluindo o trem de pouso de uma aeronave.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (2) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Warley Brenke Diniz da Silva - Integrante / Luiz Felipe Sallani Simioni - Integrante.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  31. 2017-2018. Estruturas de aeronaves sujeitas a tensão por flexão pela aplicação de um peso
      Descrição: Determinação da confiabilidade estrutural de uma viga metálica engastada e em balanço submetida a um carregamento pré-definido.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Augusto Erico Teles Aparecida - Integrante. Financiador(es): Universidade Federal do ABC - Bolsa.
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  32. 2016-2017. Otimização de torres metálicas para suporte de geradores eólicos
      Descrição: Pretende-se neste trabalho estudar e implementar computacionalmente a otimização de estruturas para suporte de turbinas conversoras de energia eólica, submetidas ao carregamento dinâmico do vento. As estruturas serão dimensionadas em aço e terão sua seção transversal em anel circular. Os custos das estruturas serão minimizados. O problema de minimização do custo é um problema de otimização. Programas computacionais que utilizam o solver do Excel, cedidos pelo orientador, serão utilizados para tanto. As variáveis de projeto dos problemas de otimização serão as propriedades geométricas dos elementos estruturais. Na avaliação da função custo, considerar-se-á o custo de fabricação, incluindo mão de obra, materiais e despesas gerais de fábrica. Aplicar-se-ão restrições relacionadas com as resistências, deslocamentos e frequências de vibração. Nos casos a serem analisados, as estruturas das torres serão modeladas como elementos finitos de barras. Em particular, será realizada uma análise dinâmica linear (Silva e Brasil, 2006) das torres. Comparando-se as performances obtidas em diferentes formulações adotadas, concluir-se-á qual projeto é o mais adequado para cada caso analisado. Finalmente, serão publicados artigos em anais de congresso, enquanto que os programas e projetos obtidos serão disponibilizados para base de pesquisas futuras e empresas do setor.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Denis Cressembene da Rocha - Integrante. Financiador(es): Universidade Federal do ABC - Bolsa. Número de produções C, T & A: 1
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  33. 2016-2017. Identificação de Dano em Estruturas Aeroespaciais Utilizando-se Técnicas de Otimização e Testes de Impacto
      Descrição: O presente trabalho tem por objetivo analisar o espectro de frequências de vibrações de uma viga metálica com distribuição não homogênea de massa e, a partir da comparação dos resultados experimentais com as respostas de um modelo teórico, encontrar uma função que minimize o erro entre ambos a partir de simulações com diferentes distribuições de massa dentro do modelo teórico. O objetivo do trabalho é determinar a possibilidade de se localizarem defeitos em uma estrutura a partir da análise da sua resposta dinâmica, parametrizando a localização das falhas a partir da distribuição de densidades de frequências de respostas experimentais.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / Flavio Avila Correia Martins - Integrante. Número de produções C, T & A: 1
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  34. 2016-2016. OTIMIZAÇÃO DE FORMA UTILIZANDO UM MODELO DE TRELIÇA
      Descrição: O presente trabalho buscará estudar e implementar computacionalmente a otimização de forma de estruturas formadas por chapas metálicas submetidas aos carregamentos externos que foram projetadas para suportar. Para tanto o domínio da estrutura será discretizado em nós e para cada nó do domínio serão lançadas barras de treliça que atingirão todos os outros nós do domínio. Será definido um critério de eliminação de barras de treliças (filtro) que eliminará em cada iteração uma determinada quantidade de barras até que se chegue a uma configuração que não seja mais possível a eliminação das barras. Esta configuração final será a chapa otimizada em sua forma utilizando-se as barras de treliça. Serão utilizados conceitos de elementos finitos de treliça e de confiabilidade estrutural.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Marcelo Araujo da Silva - Coordenador / ELTON SANTOS CARDOSO - Integrante. Número de produções C, T & A: 1
      Membro: Marcelo Araujo da Silva.
  
  

Prêmios e títulos