AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE HELICÓPTEROS DE PAPEL POR MEIO DE ESTUDO ESTATÍSTICO
Por: Rosso3 • 8/6/2020 • Artigo • 1.847 Palavras (8 Páginas) • 654 Visualizações
UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO – Engenharia Mecânica
MEC197 - Métodos Experimentais de Pesquisa
Desenvolvimento do Helicóptero de Papel
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AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE HELICÓPTEROS DE PAPEL POR MEIO DE ESTUDO estatístico
Alunos: Lucas Piana Rosso
Professor: Dr. Fábio Goedel
INTRODUÇÃO
A prática de projetos na atualidade está cada vez mais sofisticada, sendo estes, auxiliados por softwares que proporcionam a previsão dos resultados, o planejamento dos parâmetros para a execução dos ensaios, demonstrando ao fim os resultados satisfatórios do projeto.
Montgomery (2012), define o projeto de experimento (DOE) como uma importante ferramenta no mundo da ciência e da engenharia, resultando em melhorias nos processos e projetos.
Este experimento visa a avaliação de qual amostra do helicóptero de papel, terá o maior tempo de voo, para isso, eles serão largados de uma altura pré estabelecida e padronizada, e ainda, possuindo um clipe como uma carga suportada.
Para a realização do trabalho foi o utilizado o software estatístico Minitab, onde foi possível fazer o planejamento e escolha dos parâmetros para a construção dos corpos de prova. Ao final, com os resultados obtidos, foi possível analisar por meio de tabelas e gráficos estatísticos quais parâmetros obtiveram maior influência no experimento.
Objetivo geral
Construção e avaliação do desempenho dos helicópteros de papel, conforme a delineação dos diversos parâmetros envolvidos em sua construção por software.
Objetivos específicos
- Estudo dos requisitos para o desenvolvimento do projeto;
- Delineação dos parâmetros via software;
- Construção dos helicópteros;
- Avaliação dos resultados obtidos através dos ensaios apurados.
METODOLOGIA
Para o desenvolvimento do presente trabalho, será utilizado a metodologia de Projeto de Experimentos (Design of Experiments – DoE) de Montgomery (2012) para planejamento e análise do experimento.
Parâmetros para delineação do helicóptero (Variáveis de Entrada)
Para o experimento do helicóptero, os principais fatores são: tipo de papel, comprimento do rotor, comprimento da perna, largura da perna e clipe de papel. A figura 1 mostra o esquema do helicóptero, assim como seus principais fatores.
Figura 1: Esquema do Helicóptero.
[pic 1]
Fonte: Minitab (2009).
Os parâmetros escolhidos como fatores para a construção do helicóptero e os valores para seus respectivos níveis estão apresentados na Tabela 1.
Tabela 1: Fatores utilizados para o desenvolvimento das amostras.
[pic 2]
Fonte: Autores.
Outro fator importante e que foi mantido constante durante a execução dos ensaios foi a utilização de um clipe de papel presa à perna do helicóptero. O ângulo formado entre o rotor e a perna/corpo também não foi alterado durante os experimentos, sendo fixado em 90 graus.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Fatorial Parcial
O método de experimento fatorial fracionado foi selecionado para projeto e desenvolvimento do trabalho. Em virtude ao número de fatores (4) e da natureza exploratória do estudo, foi selecionado uma fração de 1/2 de um experimento fatorial.
Após fracionar o experimento foram obtidas 8 combinações de parâmetros. O projeto foi realizado com o auxílio do software estatístico. A combinação de fatores foi totalmente aleatorizada. A ordem de execução dos ensaios é apresentada na Tabela 2.
Tabela 2: Delineação das amostras.
[pic 3]
Fonte: Autores (2020).
Execução dos Experimentos
Após montados os helicópteros de papel conforme indicado pelo planejamento de experimento, foram realizados os ensaios.
Os modelos de helicóptero eram suportados no encontro entre a perna e o rotor, onde após eram lançados do mezanino do prédio I2 localizado na Universidade de Passo Fundo.
Dois voos eram realizados para cada rodada de ensaio, sendo considerado como tempo de voo a média entre esses dois valores.
Os resultados de tempo de voo foram medidos com um cronômetro convencional com precisão de 0,01 segundos
Análise Estatística
Todos os parâmetros apresentaram uma influência estatisticamente significativa. A Figura 2, apresenta o gráfico de Pareto dos efeitos padronizados.
Figura 2: Gráfico de Pareto.
[pic 4]
Fonte: Autores (2020).
Podemos perceber na Figura 2, que a largura da perna foi o fator mais influente de maneira isolada. O comprimento do rotor foi o segundo fator mais influente, seguida pela variação entre o tipo do papel e o comprimento da perna.
A Figura 3, apresenta o gráfico de efeitos principais dos fatores para a variável saída.
Figura 3: Gráfico com os principais fatores influenciadores.
[pic 5]
Fonte: Autores.
Fica claro na figura acima que o tipo de papel leve aumenta a média do tempo de voo. Também pode ser visto que quando a largura da perna é maior, o tempo de voo aumenta. O mesmo fato acontece com o comprimento do rotor, já para o comprimento da perna é possível observar que quanto maior o comprimento da perna, menor será o tempo de voo.
Através da figura 4 pode ser visto nos gráficos quais as interações ocorreram entre os fatores de entrada.
Figura 4: Gráfico de interação.
[pic 6]
Fonte: Autores.
Observando os gráficos acima, é possível visualizar que ocorreram interações entre diversos fatores, porém a que ocorreu uma interação mais significativa foi entre o tipo de papel e o comprimento da perna.
Fatorial Completo
O método de experimento fatorial fracionado foi selecionado para projeto e desenvolvimento do trabalho.
Após fracionar o experimento foram obtidas 16 combinações de parâmetros. O projeto foi realizado com o auxílio do software estatístico. A combinação de fatores foi totalmente aleatorizada. A ordem de execução dos ensaios é apresentada na Tabela 3.
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