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http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AC2G22| Type: | Dissertação de Mestrado |
| Title: | Estudo da aplicação da liga NiTi com efeito memória de forma em atuadores de aeronaves |
| Authors: | Edcarlos Antônio Nunes Coura |
| First Advisor: | Carlos Alberto Cimini Junior |
| First Co-advisor: | Leandro de Arruda Santos |
| First Referee: | Estevam Barbosa de Las Casas |
| Second Referee: | Osmar de Sousa Santos |
| Abstract: | O presente trabalho aborda um estudo computacional da aplicação de fios de liga de memória de forma (LMF), NiTi, como atuadores de aeronave, mais especificamente para mover uma das superfícies de comando da aeronave, o flap. O estudo computacional subsidiou a construção de um modelo do atuador. As Ligas de Memória Forma são materiais que possuem um comportamento termomecânico peculiar, pois possuem a propriedade de recuperar sua forma original depois de sofrer grande deformação mecânica. Esta propriedade está relacionada com a transformação de fase entre as fases austenita e martensita que ocorre na liga. Por este motivo, a liga apresenta comportamento constitutivo não linear, fazendo-se necessário o uso de um modelo constitutivo desenvolvido para este material. O modelo constitutivo foi implementado como uma sub-rotina UMAT dentro da plataforma ABAQUS para que possa ser usado em conjunto com o programa de elementos finitos. A sub-rotina UMAT usada no desenvolvimento deste trabalho foi a SMA_UM, que implementa três dos vários modelos constitutivos desenvolvidos para as Ligas de Memória Forma. Para avaliar a resposta obtida pela sub-rotina utilizada se fez necessária sua validação, através de simulações do ensaio de tração dos fios no programa de elementos finitos ABAQUS. Além de validar a sub-rotina, estas simulações foram analisadas a fim de avaliar qual dos modelos constitutivos é o mais adequado para ser usado nas demais etapas do projeto. A partir do modelo constitutivo definido como o mais adequado, foi desenvolvido um modelo preliminar do atuador de liga de memória de forma e avaliou-se alguns parâmetros como tensão gerada, quantidade de movimento do atuador e a deformação recuperada. Outro modelo baseado na asa de um aeromodelo também foi desenvolvido, variando-se a deformação inicial e relacionando-se esta com a tensão gerada e a quantidade de giro obtida durante o acionamento. Com base nestas análises foi possível concluir que a liga de memória de forma pode gerar grande tensão no sistema de atuação e que a deformação inicial dos fios influencia diretamente na tensão e no movimento do atuador. |
| Abstract: | This work describes a computational study of the application of shape memory alloy wires (SMA), NiTi, as aircraft actuators, specifically to move one of the aircraft control surfaces, the flap. The computational study aimed to build a model of the actuator. The shape memory alloys are materials that have a peculiar thermo mechanical behavior, as they have the property to recover its original shape after undergoing large mechanical deformation. This property is related to the phase transformation, between austenite and martensite phases, which occurs in the alloy. For this reason the alloy has nonlinear constitutive behavior, making it necessary to use a constitutive model developed for this material. The constitutive model was implemented as a UMAT subroutine so that it can be used together with finite element program ABAQUS. The UMAT subroutine used in this work is the SMA_UM, implementing three different constitutive models developed for Shape Memory Alloys. To evaluate the response obtained by the subroutine was made necessary their validation by comparing the result of the tensile test with simulated by ABAQUS program. In addition to validating the subroutine, these simulations were analyzed to assess which of the constitutive models was the most suitable for use in other stages of the project. From the constitutive model defined as the most suitable a preliminary model actuator of shape memory alloy was developed and some parameters evaluated such as stresses, the amount of actuator movement and recovered deformation. Another model based on a model airplane wing has also been developed, varying the initial deformation and relating this to the generated voltage and the amount of rotation obtained during the drive. Based on this analysis it was concluded that the shape memory alloy can generate great stress in the system of acting and the initial deformation of the wire directly influences the stress and movement of the actuator. |
| Subject: | Engenharia de estruturas |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AC2G22 |
| Issue Date: | 17-Jun-2016 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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