Nonlinear dynamic and aeroelastic analyses of aircraft wings
Uçak kanatlarının doğrusal olmayan dinamik ve aeroelastik analizleri
- Tez No: 350434
- Danışmanlar: PROF. DR. METİN ORHAN KAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Uçak Mühendisliği, Aircraft Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Uçak ve Uzay Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 157
Özet
Bu çalışmada, uçak kanatlarının doğrusal olmayan dinamik ve aeroelastik davranışları incelenmiştir. İki çeşit kiriş modeli kullanılmıştır. Bunlar, Euler-Bernoulli kirişi ile ince cidarlı kompozit kiriştir. Her iki modelin, büyük deformasyonlar altında dinamik ve aeroelastik davranışları geometrik bakımdan doğrusal olmayan formülasyon kurularak tahmin edilebilmiştir. Kanat ilk olarak, eğilme ve burulma olmak üzere iki serbestlik dereceli Euler-Bernoulli kirişi olarak tasarlanmıştır. Doğrusal olmayan analizler için ise sertleşen yay modeli kullanılmıştır. Farklı ok açılı kanat konfigürasyonlarında aeroelastik denklemler hem sayısal hem de yarı-analitik yöntemler yardımı ile çözülerek limit çevrim titreşimleri incelenmiştir ve doğrusal olmayan frekanslar elde edilmiştir. Ok açısının, limit çevrim frekansları ve genlikleri üzerindeki etkisi incelenerek yorumlanmıştır. Ok açısı artıkça limit çevrim frekanslarının azaldığı görülmüştür. Ayrıca yüksek ok açılı kanatlarda (kiritik-üstü Hoph) çatallanmanın daha yüksek hızlarda ortaya çıktığı gözlenmiştir. İkinci olarak, uçak kanadı, geriye-doğru ok açılı, bikonveks kesite sahip ince cidarlı kompozit bir kiriş olarak modellenmiştir. Kiriş modeli; malzeme anizotropisi, enine-kayma ve çarpılma kısıtlaması gibi klasik olmayan birçok etkileri içermektedir ve bu sayede çok çeşitli elastik bağlaşımlar üretilmektedir. Daimi olmayan aerodinamik yükler hem zaman-tanım aralığında hem de frekans-tanım aralığında sırasıyla Wagner ve Theodorsen fonksiyonları kullanılarak ifade edilmiştir. Enine-kayma, elastik bağlaşım ve elyaf yönlenmesinin doğal frekanslar üzerindeki etkileri incelenmiştir. Farklı elyaf açıları için ıraksama ve çırpınma hızları hesaplanmıştır. Sonuç olarak, limit çevrim titreşimlerine ok açısının incelenerek yorumlanması bu çalışmanın literatüre sağladığı ana katkılardandır. Ek olarak, geometrik bakımdan doğrusal olmayan ince cidarlı kompozit kirişlerin dinamik formülasyonu türetilmiş ve doğrusal modelle karşılaştırarak yorumlanmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, nonlinear dynamic and aeroelastic behavior of aircraft wings are investigated using two different beam models, namely Euler-Bernoulli beam and thin-walled composite beam. For both models undergoing large deformations, geometrical nonlinear formulation is established to predict the behavior accurately. First, the wing is modeled as an Euler-Bernoulli beam with two degrees-of-freedom, i.e. plunge (vertical bending) displacement and pitch (torsion) angle. The unsteady aerodynamic lift & moment in an incompressible flow are expressed in the time domain by the use of Wagner?s function. Linear flutter analyses are conducted for several values of sweep angles to determine flutter boundaries and effect of sweep angle on LCO characteristics is delineated. The results indicate that LCO frequencies tend to decrease and supercritical Hopf bifurcation occurs at higher speeds when the sweep angle increases. Second, the wing is modeled as a sweptback thin-walled composite beam with biconvex cross-section. This beam model incorporates a number of non-classical effects such as material anisotropy, transverse shear deformation and warping restraint. Symmetric lay-up i.e. Circumferentially Asymmetric Stiffness (CAS) is adapted as structural coupling configuration to generate i) extension-chordwise bending-transverse shear and ii) flapwise bending-torsion-transverse shear coupled motion. The divergence and flutter speeds are evaluated for several ply angles and the divergence speed is determined to be the most critical speed for forward sweep configurations. The effects of transverse shear, elastic couplings and fiber-orientation on the natural frequencies, divergence and flutter instabilities are further discussed.
Benzer Tezler
- Aeroelastic analysis of 2 dof typical airfoil section modeled with shape memory alloy springs
Şekil hafızalı alaşım yayı ile örneklenmiş iki serbestlik dereceli kanat profilinin aeroelastik çözümlemesi
OSMAN DAĞLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN ORHAN KAYA
- Vibration and flutter analysis of fluid loaded plates
Akışkan yüklü eğimli plakların titreşim ve flater analizi
ABDURRAHMAN ŞEREF CAN
- Aeroelastic analysis of nonlinear control surfaces
Doğrusal olmayan kontrol yüzeylerinin aeroelastik analizi
ERDİNÇ NURİ YILDIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2000
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVZAT ÖZGÜVEN
- Basık dairesel silindirik kabukların aeroelastik analizi
Başlık çevirisi yok
BURAK DURAK
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekanik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Burun iniş takımı sisteminde shimmy davranışının modellenmesi, analizi, testi ve kontrolü
Modelling, analysis, test, and control of the shimmy behavior in nose landing gear system
SENA KOÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ