Aplicação de modelos computacionais no apoio à certificação de assentos de aeronaves

Abstract

O presente trabalho consiste no desenvolvimento de modelos de elementos finitos em LSDYNA para o apoio à certificação de assentos de aeronaves. Os testes de certificação destes assentos são baseados em ensaios dinâmicos com um crash-dummy posicionado no assento. Neste tipo de testes existe um grande dispêndio de tempo e custo, relacionados com o rigor e complexidade associados a este tipo de teste bem como a preparação ao correcto posicionamento do crash-dummy. Surge então a necessidade de desenvolver modelos computacionais como apoio à certificação para a redução do custo e tempo associados a estes ensaios. Como objecto de estudo utilizou-se um assento descontinuado que equipava aeronaves pertencentes à empresa Transportes Aéreos Portugueses (TAP). O trabalho dividiu-se em duas partes, a construção do modelo numérico do assento e a sua implementação de forma a efectuar as simulações computacionais com base na actual regulamentação deste tipo de certificações. Para a construção do modelo numérico do assento foi utilizada como base uma geometria existente em CAD, tendo sido construída a malha de elementos finitos no software LS-PrePost. A partir do modelo geométrico e tendo como premissa as simulações a realizar, foi realizada uma análise e decisão sobre quais os componentes a modelar com elementos do tipo Solid e Shell, bem como simplificações a executar, dado que se trata de um modelo bastante pormenorizado tanto nos detalhes geométricos como na quantidade dos componentes que o constituem. Após definir a malha de elementos finitos foram definidos os modelos dos materiais, propriedades das secções e ligações dos contactos das partes para posterior montagem e obtenção do modelo numérico final do assento. Após esta fase é posicionado o modelo numérico do passageiro e modelado o sistema de restrição e impostas as condições de fronteira para proceder às simulações numéricas que replicam os testes da certificação. Através das simulações realizadas é efectuada uma análise à resposta estrutural do assento de aeronave em estudo dando ênfase à distribuição de tensões presente nos componentes de carácter estrutural e a sua deformação, às solicitações presentes no sistema de restrição e à resposta biomecânica do crash-dummy. Nesta análise é verificado um comportamento rígido do assento, com níveis de deformação no domínio elástico, e face às simulações computacionais o crash-dummy apresenta uma boa correlação cinemática com os testes experimentais já observados.