Análisis de la Influencia de las No Linealidades Estructurales de Von Kármán en la Predicción de Inestabilidades Aeroelásticas

PÉREZ SEGURA, MARTÍN EDUARDO; BELTRAMO, EMMANUEL; BREWER, ALEJANDRO TULIO; PREIDIKMAN, SERGIO

Mendoza

Congreso; CATE 2021 - Congreso Argentino de Tecnología Espacial; 2021

Asociación Argentina de Tecnología Espacial

Los avances en la investigación aeroespacial han impulsado el surgimiento de modelos computacionales cada vez más complejos y con metas cada vez más ambiciosas en cuanto a la fidelidad, la precisión, la robustez y el costo de cómputo. Enmarcados en esta línea, los modelos para estudiar problemas aeroelásticos no son una excepción. En este tipo de problemas existe una compleja interacción mutua entre las acciones de las cargas aerodinámicas y la dinámica de la estructura flexible y de los sistemas de control, si los hubiese, lo cual enfatiza la necesidad de desarrollar modelos no lineales que capturen esta interacción aeroelástica, sin que esto represente un costo computacional excesivo en los análisis. En este trabajo, se analiza un modelo desarrollado para predecir inestabilidades aeroelásticas que incluye no linealidades estructurales. Se considera una formulación de elementos finitos basada en elementos de viga de Euler-Bernoulli complementada con las hipótesis de Von Kármán. Estas introducen, en las ecuaciones cinemáticas, no linealidades cuadráticas que tienen en cuenta la influencia de las rotaciones en las deformaciones axiales. Este modelo se acopla, mediante un esquema de co-simulación, con un modelo aerodinámico basado en el Método de Red Vórtices no Lineal e Inestacionario. El estudio presentado en este esfuerzo se centra en determinar la influencia de los términos no lineales en: i) la posibilidad de capturar inestabilidades aeroelásticas (“flutter” y pandeo aerodinámico); y ii) la respuesta del sistema. Como caso de estudio, se aborda una configuración de alas unidas (“joined wing aircraft”). Los resultados obtenidos muestran que las no linealidades cinemáticas incorporadas al modelo permiten capturar una gran gama de fenómenos inherentemente no lineales sin un incremento sustancial en el tiempo de cómputo.