Development and experimental validation of a novel shape sensing strategy for composite aircraft wings using inverse finite element method and FBG sensors
Ters sonlu elemanlar yöntemi ve FBG sensörleri kullanılarak kompozit uçak kanatları için yeni bir şekil algılama stratejisinin geliştirilmesi ve deneysel doğrulanması
- Tez No: 1004543
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ADNAN KEFAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Uçak Mühendisliği, Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Engineering Sciences, Aeronautical Engineering, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mühendislik ve Doğa Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kanat profili kesitine sahip, konik bir kompozit uçak kanadının gerçek zamanlı deformasyon yeniden yapılandırması için, tek yüzey sensör tabanlı bir ters sonlu elemanlar yöntemi (iFEM) çerçevesi deneysel olarak uygulanıp doğrulanmıştır. Bu yaklaşım, basitleştirilmiş kiriş modellerine kıyasla önemli bir ilerleme sağlayan ve profilin karmaşık, prizmatik olmayan geometrisini modelleyebilen geliştirilmiş bir iFEM formülasyonu kullanmaktadır. Yöntemin temel avantajı, geleneksel çift taraflı sensör konfigürasyonlarının uygulama engelini aşarak, yalnızca tek bir yüzeye yerleştirilmiş Fiber Bragg Grating (FBG) sensörlerine sahip seyrek bir enstrümantasyon ağı kullanmasıdır. İlk olarak, ölçülebilir sehimler elde etmek ve formülasyonu test etmek için içi boş bir NACA 64010 profili tasarlanmış; sonlu elemanlar modelinin yüksek doğruluğu gerinim tahminlerinin deneysel ölçümlerle karşılaştırılmasıyla kanıtlanarak referans çözüm oluşturulmuştur. Daha sonra iFEM çerçevesi, üretilen kompozit kanat üzerinde saf eğilme ve birleşik eğilme-burulma yükleri altında deneysel gerinim ölçümleriyle değerlendirilmiştir. Nicel sonuçlar; saf eğilme için ortalama yüzde 0,6 ve birleşik eğilme-burulma için yüzde 2,0 yeniden yapılandırılmış maksimum sehim hataları ile çok yüksek bir doğruluk sergilemektedir. Genel olarak tek taraflı iFEM, sensörsüz geniş kanat bölgelerinde kararlılığını korumakta ve yeni nesil uçak yapısal izleme uygulamaları için pratik potansiyelini desteklemektedir.
Özet (Çeviri)
A single sensor based inverse finite element method (iFEM) framework is experimentally implemented and validated for the real-time deformation reconstruction of a tapered composite aircraft wing with an airfoil cross-section. The approach utilizes an enhanced iFEM formulation capable of modeling the complex, non-prismatic geometry of an airfoil, which is a significant advancement over simplified beam models. A key advantage of this methodology is the use of a sparse instrumentation network with Fiber Bragg Grating (FBG) sensors located on only a single surface, which addresses a critical implementation barrier of traditional back-to-back sensor configurations. First, the structural design of a hollow NACA 64010 profile is performed to obtain experimentally measurable deflections and rigorously test the accuracy of the sparse single-sided iFEM formulation. Then, the high accuracy of its finite element model is successfully demonstrated by comparing its strain predictions to experimental measurements, thereby establishing it as a reference solution. Afterwards, the iFEM framework is evaluated on the manufactured composite wing using experimental Fiber Bragg Grating strain measurements under two load cases, pure bending and coupled bending torsion. Quantitative results show very high accuracy, with average reconstructed maximum deflection errors of 0.6 percent for pure bending and 2.0 percent for coupled bending torsion. Overall, the single sided iFEM remains robust across a large non instrumented wing region, supporting its practical potential for next generation aircraft structural monitoring.
Benzer Tezler
- Tatlandırıcıların titreşimsel spektroskopi ve makine öğrenimi teknikleriyle karakterizasyonu
Characterization of sweeteners by vibrational spectroscopy and machine learning techniques
ÇAĞLA ÇAĞLAR
Doktora
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEge ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OZAN ÜNSALAN
- Shape and topology optimization of inertial amplification induced phononic band gap structures
Atalet artırımı yöntemi ile elde edilen fonon bant aralığı gösteren yapılardaki şekil ve topoloji eniyilemesi çalışmaları
OSMAN YÜKSEL
Doktora
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇETİN YILMAZ
- A novel approach for the incipience of sediment entrainment in a wide range of flow conditions via experimentally driven geno-fuzzy inference system model
Deneysel veri tabanlı geliştirilen özgün genetik-fuzzy yöntemi ile akım şartlarının geniş aralığında sediment hareketinin başlangıcının araştırılması
HUSSEIN BIZIMANA
Doktora
İngilizce
2020
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜSSELAM ALTUNKAYNAK
- Recycling of waste NdFeB magnets for recovery of rare earth elements by combining pyro- and hydrometallurgy
Piro/hidrometalurjik tekniklerle nadir toprak elementlerinin atık NdFeB mıknatıslardan geri kazanımı
ELİF EMİL KAYA
Doktora
İngilizce
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
PROF. DR. KARL BERNHARD FRİEDRİCH
- Investigating molecular interaction networks of nuclear factor one transcription factors
Nükleer faktör I transkripsyon faktörlerinin moleküler etkileşim ağlarının araştırılması
DİCLE MALAYMAR PİNAR
Doktora
İngilizce
2024
Genetikİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. ASLI KUMBASAR
DOÇ. DR. MARKKU VARJOSALO