Asa das liblulas promete asas de avies 25% mais fortes

Mecnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 18/09/2023

Esttica grfica

A natureza sempre foi fonte de inspirao para projetistas, engenheiros e cientistas. Por exemplo, quando tentamos projetar melhores avies e drones, pssaros e insetos so referncias naturais.

Acontece que os sistemas estruturais na natureza esto em constante evoluo, para se otimizarem s suas condies; e essa otimizao segue certas regras de “projeto” que so bastante difceis para um ser humano compreender ou mesmo formular.

Hao Zheng e colegas da Universidade Estadual da Pensilvnia, nos EUA, acreditam ter encontrado um mtodo ideal para avanar a compreenso desses sistemas naturais e, por decorrncia, tirar proveito deles.

A ferramenta a esttica grfica, um mtodo de anlise estrutural que utiliza grficos para determinar as foras e as tenses em uma estrutura.

Desenvolvida no sculo 17 pelo italiano Giovanni Battista Venturi (1746-1822), a tcnica se baseia no princpio do equilbrio esttico, que afirma que a soma de todas as foras que atuam sobre um corpo deve ser igual a zero.

Geometria da asa da liblula

Para testar a tcnica, Zheng se voltou para as asas das liblulas, um exemplo de estrutura leve e de alto desempenho que tem desafiado muitos pesquisadores que tentam investigar sua geometria e seu desempenho. uma das estruturas mais leves projetadas pela natureza, mas apresenta uma rigidez e um contorno definido que as tornam muito diferentes das asas dos pssaros.

Existem extensos estudos geomtricos e analticos sobre o padro da asa da liblula, mas a lgica subjacente desse projeto da natureza no clara. A geometria dos membros internos das asas da liblula consiste principalmente em clulas convexas que parecem representar em um plano 2D uma estrutura conhecida como rede somente de compresso; no entanto, esta propriedade nunca foi analisada geometricamente sob esta perspectiva para confirmar a hiptese.

“Nesta pesquisa, ns utilizamos os mtodos da esttica grfica 2D para construir o diagrama de foras a partir da geometria estrutural da asa. Usamos mtodos algbricos e iterativos para relatar as propriedades topolgicas e geomtricas dos diagramas de forma e de fora, como os graus de indeterminaes da rede. Para amostras de asas, separamos as arestas internas e as bordas, construmos o diagrama de foras e, finalmente, reconstrumos as formas estruturais,” detalhou a equipe.

Asa de avio 25% melhor

A compreenso no se fez esperar: A comparao da magnitude das foras da rede reconstruda com a estrutura real da asa trouxe informaes suficientes para reproduzir a geometria do sistema estrutural natural, o que dever ter uso em muitos problemas cientficos e de engenharia.

Como exemplo, a equipe sugere usar o esqueleto de asa de liblula para desenvolver uma estrutura interna de uma asa de avio. Os testes experimentais e numricos que eles realizaram indicam que ser possvel obter melhorias de at 25% na rigidez fora do plano da asa.

“Em ltima anlise, isso tambm nos ajudar a compreender os parmetros de projeto e as condies limite para os quais a natureza produz as suas obras-primas,” escreveram os pesquisadores.

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