Análise dinâmica idealizada de impacto de pneu de trem de pouso

Abstract

Os desafios da indústria aeronáutica abrangem questões de integridade estrutural e segurança operacional das aeronaves, que se estendem desde a fabricação até o uso cotidiano. Um aspecto essencial é o estado do trem de pouso, especialmente durante pousos e decolagens, devido aos impactos significativos nessa fase. Este trabalho analisa os efeitos do trem de pouso e o comportamento de materiais elastoméricos, focando nos desafios de não linearidade através de duas simulações. A primeira simulação investiga o impacto de uma esfera de borracha elastomérica em uma chapa metálica, enquanto a segunda avalia o impacto e a rolagem de cilindro de borracha com eixo metálico em uma esteira de concreto. Utilizou-se o método dos elementos finitos para simplificação da resolução de problemas transientes complexos. Na primeira simulação, os valores máximos de deformação, tensão de Von Mises e velocidade no ponto de contato foram de 3,41 mm, 6,14 MPa e 12,703 mm/s, respectivamente. Na segunda simulação, a deformação aumentou progressivamente até 70,10 mm com a parada do rolo, resultando em uma tensão de Von Mises máxima de 7,73E-02 MPa. Os resultados foram consistentes com a literatura, confirmando a adequação das leis de contato e o comportamento esperado das curvas de deformação e tensão, evidenciando a aplicabilidade dos métodos utilizados para análise do comportamento do trem de pouso.

The challenges facing the aeronautical industry encompass structural integrity, operational safety, and aircraft performance. These issues span from manufacturing processes to daily operations, requiring constant monitoring to ensure safety and efficiency. A critical factor in this context is the condition of the landing gear, especially during takeoffs and landings due to significant impact forces. This study analyzes the effects on landing gear and the behavior of elastomeric materials, focusing on the challenges posed by nonlinearity through two simulations. The first simulation examines the impact of an elastomeric rubber sphere on a metal plate, while the second evaluates the impact and rolling of a rubber roller with a metal shaft on a concrete floor. The finite element method was used to simplify the solution of complex transient problems. In the first simulation, the maximum values of deformation , Von Mises stress and contact point velocity were 3.41 mm, 6.14 MPa, and 12.703 mm/s, respectively. In the second simulation, the deformation progressively increased until it reached 70.10 mm, upon stopping, resulting in a maximum Von Mises stress of 7.73E-02 MPa. The results were consistent with the literature, confirming the validity of the contact laws and the expected behavior of deformation and stress curves, highlighting the applicability of the methods used to analyze landing gear behavior.