Design, analysis and optimization of thin walled semi-monocoque wing structures using different structural idealizations in the preliminary design phase
Ön tasarım sürecındeince et kalınlıklı güçlendirilmıiş kanat yapılarının farklı yapısal ıdealleştirme yöntemleri kullanarak tasarım, analiz ve optımızasyonu
- Tez No: 305601
- Danışmanlar: PROF. DR. ALTAN KAYRAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kanat Tork Kutusu, Havacılık ve Uzay Yapısal Tasarım, Yapısal Optimizasyon, Sonlu Elemanlar Analizi, Wing Torque Box, Aerospace Structural Design, Structural Optimization, Finite Element Analysis
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 319
Özet
Bu tezde değişik yapısal idealleştirme yöntemlerinin ince et kalınlıklı, güçlendirilmiş tipik bir kanat tork kutusunun tasarımı, analizi ve yapısal optimizasyonu üzerindeki etkileri üzerine kapsamlı bir çalışma sunulmaktadır. Yapısal tasarım fazında, uçak ön tasarım sürecinde tipik olarak kullanılan iki farklı yapısal idealleştirme yöntemi kullanılmıştır. Yapısal analiz kısmında genellikle güçlendirilmiş kanat yapılarının alt elemanlarını modellemek için kullanılan altı farklı bir ve iki boyutlu eleman çiftleri kullanılarak, tasarlanan kanat yapılarının sonlu elemanlar analizi gerçekleştirilmiştir. Değişik sonlu eleman tiplerinin kullanılmasının kanat yapısının analiz sonuçları üzerindeki etkisi incelenmiştir. Analiz çalışması sırasında, bazı eleman tiplerinin kanat yapısı üzerine etki eden harici yükü tam olarak yapıya aktarmada yetersiz kaldığı durumlar üzerinde de sonuçlar çıkarılmıştır. Optimizasyon kısmında ise analiz çalışması sırasında kullanılan altı farklı sonlu eleman çifti kullanılarak kanat yapısı en az ağırlık amacına yönelik olarak optimize edilmiştir. Sonlu elemanlar modelinde değişik bir ve iki boyutlu sonlu eleman çiftlerinin kullanılmasının,optimum kanat konfigürasyonları üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu sayede, farklı sonlu eleman tipi seçimi ile optimum kanat yapısı arasındaki ilişki hakkında çıkarımlar yapılmıştır. Optimum tork kutusu konfigürasyonları, el hesabına dayalı tekrarlama yöntemi kullanarak elde edilmiş olan en iyi kanat tork kutusu konfigürasyonları ile kıyaslanmıştır.Tezde sunulan sonuçlara dayaranak, basitleştirilmiş yönteme dayalı tasarımlarda optimize edildiği takdirde, basitleştirilmiş yöntem ile kanat yapılarının ilk boyutlandırmalarının güvenilirlikle yapılabileceği sonucuna varılmıştır. Basitleştirilmiş yöntem ile elde edilen sonuçlar, sonlu elemanlar analizi gibi daha hassas metodlara gerek kalmadan, ilk boyutlandırmada basitleştirilmiş yöntemin uygulanabilir olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis gives a comprehensive study on the effect of using different structural idealizations on the design, analysis and optimization of thin walled semi-monocoque wing structures in the preliminary design phase. In the design part, wing structures are designed by employing two different structural idealizations that are typically used in the preliminary design phase. In the structural analysis part, finite element analysis of one of the designed wing configurations is performed using six different one and two dimensional element pairs which are typically used to model the sub-elements of semi-monocoque wing structures. The effect of using different finite element types on the analysis results of the wing structure is investigated. During the analysis study, depending on the mesh size used, conclusions are also inferred with regard to the deficiency of certain element types in handling the true external load acting on the wing structure. Finally in the optimization part, wing structure is optimized for minimum weight by using finite element models which have the same six different element pairs used in the analysis phase. The effect of using different one and two dimensional element pairs on the final optimizedconfigurations of the wing structure is investigated, and conclusions are inferred with regard to the sensitivity of the optimized wing configurations with respect to the choice of different element types in the finite element model. Final optimized wing structure configurations are also compared with the simplified method based designs which are also optimized iteratively.Based on the results presented in the thesis, it is concluded that with the simplified methods, preliminary sizing of the wing structures can be performed with enough confidence, as long as the simplified method based designs are also optimized. Results of the simplified method of analysis showed that simplified method is applicable to be used as an analysis tool in performing the preliminary sizing of the wing structure before moving on to more refined finite element based analysis.
Benzer Tezler
- Deformation behavior of thin walled structures filled with auxetic and non-auxetic core materials
Ökzetik ve ökzetik olmayan dolgu malzemeli ince cidarlı yapıların deformasyon davranışı
FATİH USTA
Doktora
İngilizce
2021
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
PROF. DR. FABRIZIO SCARPA
- Değişken açılı elyaf kompozitlerin uygulanabilirlik açısından yeni bir tasarım yaklaşımı ve diferansiyel evrim ile burkulma yükü optimizasyonu
A novel approach to optimize buckling load for variable angle fiber composites in terms of viability using differential evolution
UMUT BEYAZGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DEMET BALKAN
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Polipropilen malzemelerde mekanik özellikler ve geometrik boyutlandırma için proses parametrelerinin deney tasarımı, duyarlılık analizleri, istatistiksel analizi ve optimizasyonu
Design of experiments, sensitivity analysis, statistical analysis and optimization of process parameters for mechanical properties and geometric dimensioning in polypropylene materials
YASİN BALLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZ ALTAY
- Üretim geçmişi dikkate alınarak dinamik eksenel yük altında ince cidarlı tüplerin çarpışma performansının araştırılması ve optimizasyonu
Investigation and optimization of crashworthiness of thin-walled tubes under dynamic axial loading considering forming history
HÜSEYİN BEYTÜT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SELÇUK KARAGÖZ
- Design and optimization of crash energy management systems on railway passenger wagons
Yolcu vagonlarında çarpışma enerjisinin sönümü için tasarım ve optimizasyon
AHMAD PARTOVI MERAN
Doktora
İngilizce
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUNCER TOPRAK
PROF. DR. ATA MUĞAN