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dc.contributor.advisorTonatto, Maikson Luiz Passaia
dc.contributor.advisorRamos, Gustavo Roberto
dc.creatorCarvalho, Pedro Lucas Batista de
dc.date.accessioned2024-09-12T15:49:44Z
dc.date.available2024-09-12T15:49:44Z
dc.date.issued2023-12-01
dc.date.submitted2023
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/33024
dc.descriptionTrabalho de Conclusão de Curso (graduação) - Universidade Federal de Santa Maria - Campus Cachoeira do Sul, Curso de Engenharia Mecânica, RS, 2023.por
dc.description.abstractThe use of drones involves many areas and applications, from monitoring agricultural spraying to shipment of goods. For this, getting the best overall performance is essential, and this is achieved through optimization projects, especially in the rods (the largest part of the struc tural net volume). Therefore, this work performs a parametric optimization (PO) of the arm of a drone, subjected to the efforts of a selected rotor-propeller assembly, aiming to achieve the multiobjective of minimizing mass and maximizing stiffness, using a genetic algorithm (GA) as an optimizing method. Initially, the complex geometry of the standard model is sim plified and a Python script is developed that generates a rod model that can be analyzed using the finite element method (FEM). It is developed in such a way as to identify nine design variables and each change in their values leads to the generation of a new finite ele ment (FE) models: width L; height Ha; thicknesses of the truss sections Tt , of the edges Te, of the lower Trl and upper Tru stiffener; number of repetitions of the “cell” of the truss Nrep; and widths of the lower Rl and upper Ru stiffeners. Then, a sensitivity study is carried out to find out which of the selected variables have the greatest influence on the mechanical res ponse of the rod subjected to the loads of the rotor-propeller assembly. Based on this study, some of the less influential variables are eliminated in order to proceed with development of the script to establish communication between the EF model and the optimization algorithm. After defining the population and generation size, the PO is run to obtain the best values for the design variables inside the upper and lower limits, and then select the best ones and analyze them against each other. Finally, after checking the simplified model from the sensitivity study, the Tru and Rl variables were eliminated because they had little influence on the mechanical response. After completing the OP, some models were selected, with the highest mass minimization of 28.36% and the highest stiffness maximization of 277% (to the detriment of a slightly reduced mass) in different models. There is also another with a balance between functions, obtaining a 15.31% reduction in mass and a 156% increase in stiffness, and finally, one that had its CS reduced in relation to the standard, decreasing from 33 to 30, but still being far from failure.eng
dc.languageporpor
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectAlgoritmo genéticopor
dc.subjectFunções objetivospor
dc.subjectOtimização paramétricapor
dc.subjectScriptspor
dc.subjectVariáveis de projetopor
dc.subjectDesign variableseng
dc.subjectGenetic algorithmeng
dc.subjectObjective functioneng
dc.subjectParametrica optimizationeng
dc.subjectScriptseng
dc.titleOtimização paramétrica da haste de um drone utilizando algoritmo genéticopor
dc.title.alternativeParametric optimization of a drone arm using genetic algorithmeng
dc.typeTrabalho de Conclusão de Curso de Graduaçãopor
dc.degree.localCachoeira do Sul, RS, Brasilpor
dc.degree.graduationCurso de Engenharia Mecânicapor
dc.description.resumoO uso de drones envolve muitas áreas e aplicações, desde o monitoramento em pulverização agrícola até o envio de mercadorias. Para isso, obter seu melhor desempenho de forma geral é essencial, alcançando este por meio de projetos de otimização, especialmente nas hastes (maior parte do volume líquido estrutural). Portanto, este trabalho realiza a otimização paramétrica (OP) da haste de um drone sujeito aos esforços oriundos de um conjunto rotor-hélice selecionado, visando atender um escopo multiobjetivo de minimização de massa e maximização de rigidez estrutural, utilizando algoritmo genético (AG) como método otimizador. Inicialmente, a geometria complexa do modelo padrão é simplificada e desenvolve-se um script em Python que gera modelos de haste a serem analisados pelo método de elementos finitos (MEF). Este é desenvolvido de forma a evidenciar nove variáveis de projeto e cada alteração de seus valores promove a geração de novos modelos em elementos finitos (EF), sendo elas: largura L; altura Ha; espessuras das seções da treliça Tt , da borda Te, do reforço inferior Trl e superior Tru; número de repetições da “célula” de treliça Nrep; e larguras dos reforços inferiores Rl e superiores Ru. Em seguida, realiza-se um estudo de sensibilidade para saber quais das variáveis selecionadas possuem maior influência na resposta mecânica da haste submetida aos carregamentos do conjunto rotor-hélice. A partir desse estudo, algumas menos influentes são eliminadas para prosseguir com a elaboração do script para estabelecer a comunicação entre o modelo EF e o algoritmo de otimização. Após definir o tamanho da população e geração, a OP é executada para obter os melhores valores para as variáveis de projeto dentro dos limites superiores e inferiores, e posterior seleção dos melhores e análise destes entre si. Por fim, após verificado o modelo simplificado, do estudo de sensibilidade, eliminou-se as variáveis Tru e Rl pela pouca influência na resposta mecânica. Após concluída a OP, alguns modelos foram selecionados, sendo a maior minimização de massa de 28,34% e maior maximização de rigidez de 277% (em detrimentos de uma massa pouco diminuída) em modelos diferentes. Há também outro com equilíbrio entre funções, obtendo 15,30% de massa reduzida e aumento de 156% na rigidez, e finalmente, aquele que teve seu CS reduzido com relação ao padrão, diminuindo de 33 para 30, porém sendo ainda distante da falha.por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICApor
dc.publisher.unidadeUFSM Cachoeira do Sulpor


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