Modelización de la carga dinámica sobre aeronaves
A menudo, las normas de diseño actuales que se basan en una carga estática conservadora dan lugar a un peso adicional e innecesario. Sin conocer y tener en cuenta correctamente las cargas dinámicas, podría darse el caso de que los diseños resultantes fuesen incluso inseguros. El proyecto «Dynamics in aircraft engineering design and analysis for light optimized structures» (DAEDALOS)(se abrirá en una nueva ventana) ha trabajado en la caracterización de las cargas dinámicas durante el funcionamiento de una aeronave. La incorporación de efectos de amortiguación del material, pandeo dinámico e histéresis mecánica podrían eliminar la incertidumbre y el conservacionismo de los procedimientos de certificación de aeronaves actual. Las prácticas convencionales de diseño consideran el fuselaje como una viga sometida a una carga estática. Se trata de un modelo muy simplificado que asume que, en el fuselaje, las estructuras de refuerzo, el armazón y el recubrimiento no absorben energía. Asume que toda la carga se propaga a lo largo del fuselaje sin atenuación debido a la amortiguación estructural. En un sistema real, esto no es cierto. Además, el pandeo dinámico puede ser mucho mayor que el estático, lo cual significa que, teóricamente, el fuselaje podría absorber más energía sin romperse bajo una carga superior a la predicha en el caso estático. El resultado final de estas asunciones es un diseño más pesado de la cuenta que no tiene en cuenta las condiciones de carga dinámicas reales. DAEDALOS desarrolló un modelo de reactor empresarial de tamaño medio para el análisis. El equipo desarrolló modelos completos de elementos finitos e híbridos a distintas escalas. Se desarrollaron e implementaron varios métodos para evaluar la disipación de la energía estructural mediante amortiguación, entre ellos, un modelo de energía de tensión, así como modelos de amortiguación con material viscoelástico cuasi lineal y material viscoso de Maxwell generalizado. Una campaña rigurosa de pruebas experimentales sirvió como apoyo para el desarrollo del modelo. El equipo evaluó la amortiguación de los materiales con una aleación de aluminio y dos composites de carbono-epoxy a nivel de probeta utilizando distintas técnicas. También se probaron paneles y carcasas representativos de componentes típicos, sometidos a cargas estáticas y dinámicas. Además, se valoraron los componentes en términos de ventajas en peso. Mediante sus modelos avanzados, herramientas de simulación y bases de datos, el proyecto DAEDALOS estableció una base científica para establecer nuevas normas de diseño y certificación de aeronaves que reflejan la disipación de energía durante las cargas dinámicas. El análisis dinámico forma parte del proceso de diseño en muchos sectores y, en consecuencia, los desarrollos de DAEDALOS podrían ser adecuados en una amplia gama de aplicaciones y campos.
