%34تخفیف

مدلسازی و تحلیل سازه­ای دم هواپیمای مسافربری

تعداد 136صفحه  درword

کارشناسی ارشد

در رشته

مهندسی مکانیک  (طراحی کاربردی)

مدلسازی و تحلیل سازه­ای دم هواپیمای مسافربری

 

مدلسازی و تحلیل سازه­ای دم هواپیما یکی از مهمترین مراحل طراحی هواپیمای مسافربری می­باشد. دم در هواپیماهای معمولی  از دو جزء افقی و عمودی تشکیل شده است، که دو وظیفه پایداری و تعادل را انجام می­دهد. سازه دم از اجزایی مانند پوسته، دندانه­های عرضی و تیرک­­های طولی تشکیل شده­ است. تیرک طولی وظیفه تحمل نیروهای پروازی و وزن دم افقی هنگامیکه هواپیما روی زمین قرار دارد را بر عهده دارد.

هدف از انجام این پایان نامه بررسی تاثیر پارامترهای طراحی روی تنش، تغییر مکان، فرکانس و سرعت فلاتر  می­باشد. در این تحقیق ابتدا سازه­ی کامل دم هواپیما در نرم افزار طراحی CATIA V5 R21مدل­سازی گردید. سپس تحلیل استاتیکی ساختار دم افقی و دم عمودی جهت محاسبه تنش و تغییر مکان سازه دم انجام شده است. تنش و تغییر مکان با استفاده از نرم افزار المان محدود ABAQUS.6.10برای محاسبه ضریب اطمینان سازه محاسبه شده­اند.همچنین با توجه به معادلات حرکت بدست آمده از اصل هامیلتون، با استفاده از روش گالرکین، معادلات حرکت بفرم استاندارد در فضای حالت تنظیم گردیده، و سپس با استفاده از روش مقادیر ویژه، فرکانس و سرعت فلاتر بدست آمده است.

واژه­های کلیدی:دم افقی و عمودی، تحلیل استاتیکی، روش المان محدود، روش گالرکین، سرعت و فرکانس فلاتر

فهرست مطالب

 

عنوان

صفحه

فصل اول- مقدمه

1-1- پيشگفتار 2

1-2- تاریخچه 3

1-3- هدفتحقيق 7

2-1- مقدمه 9

فصل دوم- ساختمان دم و مواد سازنده

2-2- معرفیدمهواپیما 10

2-3- وظایفاصلیدمافقیوعمودی 10

2-4- اجزایتشکیلدهندهدم 11

2-4-1- پوستهدم 11

2-4-2- تیرک­هایطولی 12

2-4-3- تیغهیادنده­هایعرضی 14

2-4-4- اجزاءطولیتقویتکننده 15

2-4-5-  اجزاءتقویتکنندهواستحکامبخش 15

2-5- پارامترهایهندسی 15

2-5-1- نسبتمنظری 15

2-5-2- نسبتمخروطی 15

2-5-3- زاویهدایهدرالیاهفتی 16

2-5-4- زاویه­یعقبگرد: 17

2-6- سطوحکنترلی 17

2-7- انواعدم 19

2-7-1- دممعمولی : 19

2-7-2- دمTشکل : 20

2-7-3- دمصلیبیشکل : 20

2-7-4- دمHشکل : 20

2-7-5- دمVشکل : 20

2-7-6- دمYشکلمعکوس : 21

2-7-7- دمدوگانه : 21

2-7-8- دممتصلبهبالتوسطسازهلوله­ایوبلند : 21

2-8- موادسازندهاجزایهواپیما 22

2-8-1- خواصموادپرکاربرددرهواپیماهاینسلجدید 23

2-8-2- استانداردهایمواد 26

فصل سوم- بارگذاری

3-1- مقدمه 28

3-2- ضریببار 28

3-2-1- ماکزیممضریببارمانور 29

3-2-2- ضریببارناشیازجریانناگهانیهوا 31

3-3- بارهایحدیونهایی 32

3-4- معیارهایطراحیسازه 32

3-5- خواصجوی 33

3-6- دیاگرامV-n 34

3-6-1- نیروهایناشیازتندبادوتلاطم 35

3-7- بارگذاریسازهمطابقبااستانداردFAR 36

3-7-1- کلیات 36

3-7-2- بارگذاری 36

3-7-3- ضریباطمینان 37

3-7-4- استحکاموتغییرفرم 37

3-7-5- اثباتکارآییسازه 37

3-8-بارگذاریسازهموردمطالعهدراینرساله 38

3-8-1- بارگذاریدمافقی 38

3-8-2- بارگذاریدمعمودی 39

فصل چهارم- تئوری و روش حل

4-1- تحلیلاستاتیکی 42

4-2- تعیینفرکانس­هایطبیعیوشکلمودها 42

4-2-1- روشاجزایمحدود 43

4-2-2- روشتفاضلمحدود 43

4-2-3- روشالمانمرزی 43

4-3- تحلیلدینامیکیدرنرمافزاراجزایمحدود 44

4-3-1- تحلیلبااستفادهازمقادیرویژه 44

4-3-2- تحلیلپاسخفرکانسیخطی 45

4-3-3- تحلیلپاسخگذرایخطی 47

4-4- مبانيآیروالاستيسيتهاستاتيکيوديناميکي 48

4-4-1- پديده­هايآیروالاستيکاستاتيکي 49

4-4-2- پديده­هايآیروالاستيکديناميکي 54

4-4-3-روشحلوتحليلرفتارديناميکي 66

فصل پنجم- مدل­سازی کامپیوتری

5-1- مقدمه 70

5-2- مدلسازیدمافقی 71

5-3- مدلسازیدمعمودی 73

5-4- مونتاژدمافقیوعمودی 75

5-5-تحلیلکامپیوتری 75

5-5-1- روشاجزاءمحدود 75

5-5-2- المان­هادرAbaqus 76

5-6-فرمول­بندی 79

انتگرالگیری 79

روندتحلیلاجزاءمحدود 80

فصل ششم- نتایج

6-1- تحلیلاستاتیکی 82

6-2- بارگذاری 82

6-2-1- بارگذاریدمافقی 82

6-2-2- بارگذاریدمعمودی 83

6-2-3- المانبندی 84

6-3- تحلیلتنشاولیهبرایبدستآوردنالمانبندیمناسب 85

6-4- بررسیپارامترهایمختلفبررویتنشوتغییرمکانعمودی 85

6-4-1- تاثیرموادسازندهمجموعهدمدرمقادیرتنشوتغییرمکانعمودی 86

6-4-2- تاثیرتغییراتضریبباردریکبازهمشخصرویتنشوتغییرمکان: 88

6-4-3- تاثیرتغییراتزاویهنصبدندانه­هایعرضیرویتغییرمکانعمودیدمافقی 92

6-4-4- تاثیرتغییراتضخامتپوستهدمافقیبررویتوزیعتنشدرریشهدموتغییرمکانعمودینوکدمافقی 93

6-4-5- تحلیلفرکانسی 95

6-4-6- تحلیلفرکانسیدمافقیمدلشده 97

6-4-7- تحلیلفرکانسیپوستهدمافقی 99

6-4-8- تحلیلفرکانسیدمعمودیمدلشده 101

6-4-9- تحلیلفرکانسیپوستهدمعمودی 102

6-4-10- تحلیلفرکانسیمجموعهدمطراحیشده 104

6-5- نتایجآیروالاستیسیته 105

6-5-1- مدلدممخروطیبامقطعمستطیلی 105

6-5-2- تحلیلفلاتردممخروطیبامقطعمستطیلی 106

6-5-3- تحلیلفلاتردمافقیمدلسازیشده 112

فصل هفتم- جمع­بندی و ارائه پیشنهاد

7-1- مقدمه 119

7-2- نتیجه­گیری 119

7-2-1- تحلیلتنش 119

7-2-2- ارتعاشاتآزاد 120

7-2-3- تحلیلآیروالاستیک 120

7-3- ارائه­يپيشنهاد 120

فهرستمنابعومراجع 122

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل‌ها

عنوان

صفحه

شکل2-1- اجزایبیرونیمجموعهدمهواپیما]32[ 10

شکل2-2- اجزایسازندهمجموعهدمهواپیما]6 و32[ 11

شکل 2-3- نمونه­هاییازتیرک­هایطولی]32[ 13

شکل 2-4- سطحمقطعدم]32[ 14

شکل 2-5- نمایشدمبانسبتمخروطی­هایمختلف 16

شکل2-6- زاویهدایهدرال]6[ 16

شکل 2-7- نحوهعملکردسطوحکنترلی]33[ 18

شکل 2-8- اجزایتشکیلدهندهسطوحکنترلی،الف) بالابرندهب) سکانعمودیمتحرک]6[ 19

شکل 2-9- انواعحالاتدم]34[ 21

شکل2-10- کاربردموادمختلفدرنمونههواپیمایمسافربری]32[ 26

شکل3-1- تعادلپروازی]35[ 29

شکل3-2- نمونه­ایازبارهایواردهبهبالهواپیمابرحسبمسیرپروازی،الف)مکانهواپیمادرطولمسیرپروازیوبارهایواردهمتناظردرهرنقطهازمسیرب) بارهایاصلیواردهبهبال]6[ 30

شکل3-3- دیاگرامV-nبرایهواپیمایمسافربری]36[ 35

شکل3-4. توزیعبیضویلیفت 39

شکل3-5- بارگذاریمجموعهدممدلسازیشده،الف)بارگذاریمجموعهدمب)سازهمجموعهدم 40

شکل4-1: نمایشپاسخفرکانسیمختلط 45

شکل 4-2. مسائلمطرحشدهدرآیروالاستیسیته]21[ 49

شكل4-3: مدلتيربرايباليکبعدي 51

شکل4-4: بررسيپايداريسيستمازرويپاسخ­هايآن]21[ 58

شکل4-5: مدلآیروالاستيکمقطعبال]21[ 60

شکل4-6: نمودارقسمت­هايحقيقيوموهومينسبتبهسرعت]21[ 63

شکل4-7: اثرميراييسازه­ايدريافتنسرعتفلاتر]21[ 65

شکل 5-1-نقشهمجموعهدمایرباس 320،الف) دمعمودیب) دمافقی]39[ 71

شکل 5-2- مکانقرارگیریتیرک­هایطولیالف)تیرکجلوب)تیرکعقب 72

شکل5-3- دمافقی،الف) سازهداخلیب) کلسازهدمافقی 73

شکل 5-4- مکانقرارگیریتیرک­هایطولیالف) تیرکجلوب) تیرکعقب 74

شکل5-5- دمعمودی،الف) سازهداخلیب) کلسازهدمافقی 74

شکل 5-6- گردآوریدمافقی،عمودیوسازهمخروطیشکلدرکنارهمدرمحیطمونتاژ 75

شکل5-7- انواعالمان­هایموجوددرنرمافزارالمانمحدود]40[ 77

شکل 5-8- الف) المانخطیهمراهبا 8 گرهب) المانسهمویهمراهبا 20 گره 79

شکل5-9- مراحلتحلیلمدلدرنرمافزارAbaqus 80

شکل 6-1- توزیعبیضویلیفت 83

شکل6-2- بارگذاریمجموعهدممدلسازیشده،بارگذاریمجموعهدم 84

شکل6-3 المان­بندیاجزایدم،الف) تیرکطولیب) تیغهعرضی 84

شکل6-4- تغییراتتنشدراجزایمجموعهدمازجنسآلومینیوم 87

شکل6-5- دیاگرامV-nبرایهواپیمایمسافربری 88

شکل 6-6- تغییراتماکزیممتنشدرمجموعهدمبرحسبضریببار 90

شکل 6-7- تغییراتماکزیممتنشدرتیرک­هایطولیبرحسبضریببار 90

شکل 6-8- تغییراتماکزیممتنشدردندانه­هایعرضیبرحسبضریببار 91

شکل 6-9- تغییراتماکزیممتغییرمکانعمودیبرحسبضریببار 91

شکل 6-10- نمایشقرارگیریدندانه­هایعرضیدمافقیبازاویه­هاینصبمختلف 92

شکل 6-11- نمودارتغییرمکانعمودیماکزیممبرحسبزاویهنصبدندانه­هایعرضی 93

شکل 6-12- تغییراتتنشدرریشهدمافقیدرچندینضخامتپوسته 94

شکل 6-13تغییراتتغییرمکانعمودینوکدمافقیبرحسبضخامتپوسته 95

شکل6-14مدلAGARD WING445.6 Planform 96

شکل6-15- مودهایفرکانسطبیعیارائهشدهتوسطنرمافزار 97

شکل6-16- مودهایفرکانسطبیعیارائهشدهتوسطنرمافزاربرایدمافقی 99

شکل6-17- مودهایفرکانسطبیعیارائهشدهتوسطنرمافزار 100

شکل6-18- مودهایفرکانسطبیعیارائهشدهتوسطنرمافزار 102

شکل6-19-  مودهایفرکانسطبیعیارائهشدهتوسطنرمافزار 103

شکل6-20- مودهایفرکانسطبیعیارائهشدهتوسطنرمافزار 104

شکل 6-21- محورالاستیکومحوراینرسییکدمافقیمخروطییکسردرگیر 105

شكل 6-22- تغییراتسرعتفلاتربرحسبزاویهعقبگردبراینسبت­هایمتفاوتTR 107

شكل 6-23- تغییراتفرکانسفلاتربرحسبزاویهعقبگردبراینسبت­هایمتفاوتTR 107

شكل 6-24- تغییراتسرعتفلاتربرحسبنسبتمخروطیبرایزوایایعقبگردمختلف 108

شكل6-25- تغییراتفرکانسفلاتربرحسبنسبتمخروطیبهازایزاویهعقبگردΛ=0 108

شکل 6-26- تغییراتسرعتفلاتربرحسبزاویهعقب­گردبراینسبت­هایمتفاوتλوTR=0 109

شكل 6-27- مقایسهفرکانسفلاتربرحسبزاویهعقب­گردبراینسبت­هایمتفاوتλوTR=0 109

شكل 6-28- تغییراتسرعتفلاتربرحسبزاویهعقب­گردبراینسبتهایمتفاوتλوTR=0.8 110

شكل 6-29- تغییراتفرکانسفلاتربرحسبزاویهعقبگردبراینسبت­هایمتفاوتλوTR=0.8 110

شكل 6-30- تغییراتسرعتفلاتربرحسبنسبتمخروطیبراینسبت­هایمتفاوتλوΛ=0 111

شكل 6-31- تغییراتسرعتفلاتربرحسبنسبتمخروطیبراینسبت­هایمتفاوتλوΛ=45 111

شکل 6-32- تغییراتمماناینرسیدمافقیدرطولآن 113

شکل6-33- تغییراتمماناینرسیقطبیدمافقیدرطولآن 113

شکل6-34- هندسهدمافقیومحلمحورالاستیک 114

شکل6-35-اثرزاویهعقبگردبرسرعتفلاتر 115

شکل6-36- اثرزاویهعقبگردبرفرکانسفلاتر 115

شکل 6-37- اثرارتفاعپروازبرسرعتفلاتر 116

شکل6-38-تغییراتسرعتفلاتربازاویهعقبگرددرچندارتفاعپروازیمختلف 117

شکل 6-39- تغییراتسرعتفلاترباتغییرارتفاعپروازدرزاویه­هایعقبگردمختلف 117

فهرست جدول‌ها

 

عنوان و شماره

صفحه

جدول2-1- وظایفسطوحکنترلی 18

جدول2-2- فوایدومعایباستفادهازموادکامپوزیت 24

جدول2-3- کاربردموادمرکبدرهواپیماهایپیشرفته 25

جدول3-1- مقادیرضریبباربرایهواپیماهایمختلف 30

جدول3-2- مقادیرنیروهاوگشتاورها 38

جدول 3-3- نیروهایواردبردمعمودی 39

جدول4-1: نوعحرکتومشخصه­هايپايداريبرايمقاديرمختلف و   59

جدول 5-1- مشخصاتهندسیدمافقیطراحیشده 72

جدول 5-2- مشخصاتهندسیدمعمودیطراحیشده 73

جدول6-1-مقادیرنیروهاوگشتاورها 82

جدول 6-2- نیروهایواردبردمعمودی 83

جدول6-3: مقایسهماکزیممجابجاییعمودیوتنشدرالمان­هایجامدوپوسته­ای 85

جدول6-4 همگراییتعدادالمان­ها 85

جدول6-5- مشخصاتآلیاژهایبه­کاررفته 86

جدول6-6- مقادیرماکزیممومینیممتنشوتغییرمکانعمودیبرایموادمختلف 86

جدول 6-7- مقادیرتنشوتغیییرمکانعمودیبرایضریببارهایمختلف 89

جدول6-8- مقادیرتغییرمکانماکزیممبرایزاویهنصب­هایمختلف 93

جدول6-9- مشخصاتبالAGARD445.6 95

جدول 6-10- مشخصاتفیزیکیآلیاژبالموردآزمایش 96

جدول6-11- مقایسهنتایجنرمافزارباداده­هایآزمایشگاهی 96

جدول 6-12- مشخصاتسازه­ایدمافقی 97

جدول 6-13 مشخصاتفیزیکیآلیاژ 98

جدول6-14- نتایجنرمافزار 98

جدول6-15- نتایجنرمافزار 100

جدول 6-16-مشخصاتسازه­ایدمعمودی 101

جدول6-17- نتایجنرمافزار 101

جدول6-18- نتایجنرمافزار 103

جدول6-19 نتایجنرمافزار 104

جدول6-20- مقايسهسرعتوفركانسفلاتربرايبالگلند 112

جدول6-21- سرعتوفرکانسفلاتربرایمودهایمختلف 112

جدول6-22- مقادیرسرعتوفرکانسفلاتربرایزاویه­هایعقبگردمختلف 114

جدول 6-23- مقادیرسرعتفلاتربرایارتفاع­هایمختلفپروازی 116

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “مدلسازی و تحلیل سازه­ای دم هواپیمای مسافربری”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo