Geri Dön

Nonlinear static aeroelastic behaviour of composite missile fins with interlaminar and intralaminar damage

Laminalar arası ve laminalar içi hasar barındıran kompozit füze kanatlarının doğrusal olmayan statik aeroelastik davranışları

  1. Tez No: 474988
  2. Yazar: ZARİF ÖZGE ÖZKAYA
  3. Danışmanlar: PROF. ALTAN KAYRAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 156

Özet

Aeroelastisite; yapılarda kararsızlığı tetiklediği, yük dağılımını değiştirdiği, kontrol etkinliğini etkilediği ve böylece hava aracının tüm performansına etki ettiği için; kaldırma yüzeylerinin statik aeroelastik davranışlarının doğru tahmin edilmesi önemlidir. Hava araçlarındaki kullanımı giderek yaygınlaşan kompozit materyaller gerek üretimi, gerek servisi sırasında oluşan kusurlar sebebiyle hasarlı olmaya meyillidir. Hasar oluşumu kompozit materyallerin doğasında olan ve önlenemeyen bir durumdur. Bununla birlikte bazı hasarların fark edilmesi de çok zordur. Bu sebeple, doğru bir tasarım için hasarlı kompozit kaldırma yüzeylerinin aeroelastik davranışları incelenmelidir. Bu çalışmada, laminalar içinde ve laminalar arasında hasar oluşturulan kompozit füze kanatçıklarının doğrusal olmayan statik aeroelastik davranışları incelenmiştir. Bu amaçla, laminalar arasında ve içinde farklı bölgelerde hasar bulunan kompozit füze kanatçıklarının 3 boyutlu sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Laminalar arası hasarlar, kompozit yapıdaki ayrılmaya en müsait olan hücum kenarı, firar kenarı ve kanatçığın ucu gibi bölgelerin açık bırakılıp; kalan kısımların yapışkan elemanlar kullanarak birleştirilmesiyle oluşturulmuştur. Laminalar içi hasarlar, füze kanadının manevraları sırasında maruz kalacağı aşırı yüklenmeyi simüle etmesi amacıyla sert bir hava akışına maruz bırakıldıktan sonra yapıdaki kritik bölgelerin rijitliğinin azaltılmasıyla modellenmiştir. Kritik bölgeler, kompozit füze kanatçığı üzerine uygulanan sert bir hava akışının Puck kriterine göre hasar gören bölgelerinin saptanmasıyla belirlenmiştir. Kompozit füze kanatçıklarının sadece laminalar içinde ve arasında ve hem laminalar içinde hem arasında oluşan hasar durumlarının kanatçıklar üzerindeki basınç dağılımını, kaldırma kuvvetini, deformasyonu ve gerilim durumunu nasıl etkilediğini görmek amacıyla, kanatçığın hasarlı ve hasarsız durumları için tek yönlü ve çift yönlü statik aeroelastik analizler yapılmış, sonuçlar karşılaştırılmıştır. Analizler sonucunda, laminalar içinde ve arasında oluşan hasar durumlarının kanatçıktaki gerilim durumuna etkilerinin yanı sıra kanatçıktaki kaldırma kuvvetinde de önemli değişiklere sebep olduğu bu sebeple de kontrol etkinliğini dolayısıyla füzenin tüm performansını etkileyebileceği görülmüştür.

Özet (Çeviri)

Accurate prediction of the static aeroelastic behavior of the lifting surfaces is crucial since aeroelasticity triggers instabilities, changes the load distribution and affects the control effectiveness and thereby the overall performance of the aerospace structures. Composite structures are prone to failure either because of the defects which may occur inside the structure during the manufacturing or in service. Damages are both inherent and unavoidable in composite materials and some of them are hard to detect. Therefore, aeroelastic behavior of damaged composite lifting surfaces has to be investigated for an effective design. This study presents the nonlinear static aeroelastic behavior of composite missile fins with induced interlaminar and intralaminar damages. For this purpose three-dimensional finite element models of composite missile fins with interlaminar and intralaminar damages in different locations are prepared. Different regions such as the leading edge, trailing edge and tip of the missile fin which are typical locations where disbonds are very probable are left open to simulate the delamination while the rest is kept bonded. Intralaminar damage is created by degrading the stiffness of the structure at critical locations in the missile fin after the fin is exposed to a harsh flow condition which in a way simulates a critical maneuver of the missile during which the fin structure is overloaded causing intralaminar failures. Critical locations are determined by applying harsh flow condition on the composite missile fin and identifying the failed regions according to the Puck failure criteria. One-way and two-way coupled static aeroelastic analyses of the undamaged and damaged composite missile fins are performed to predict the effect of pure interlaminar, intralaminar and combined interlaminar and intralaminar damage modes on the pressure distribution, lift, deformation and the stress state of the damaged fin and comparisons are made with the undamaged missile fin. It is shown that besides the effect of the interlaminar and intralaminar damages on the stress state in the composite fin structure, the interlaminar and intralaminar damages in the composite fin structure may lead to significant differences in the lift acting on the fin, compared to the undamaged fin, which in turn may affect the control effectiveness and thereby the overall performance of the missile.

Benzer Tezler

  1. Aeroelastic analysis of nonlinear control surfaces

    Doğrusal olmayan kontrol yüzeylerinin aeroelastik analizi

    ERDİNÇ NURİ YILDIZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2000

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NEVZAT ÖZGÜVEN

  2. Aeroelastic modeling and analysis of high aspect ratio wings with different fidelity structural models

    Yüksek en-boy oranına sahip kanatlar için farklı doğruluktaki yapısal modellerle aeroelastik analiz ve modelleme

    GÖKÇEN ÇİÇEK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALTAN KAYRAN

  3. Vibration and flutter analysis of fluid loaded plates

    Akışkan yüklü eğimli plakların titreşim ve flater analizi

    ABDURRAHMAN ŞEREF CAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1996

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    DOÇ.DR. ZAHİT MECİTOĞLU

  4. Comprehensive investigation of rotor stall onset for future helicopters

    Rotor tutunma kaybı başlangıcının yeni nesil helikopterler için kapsamlı incelenmesi

    ENES UÇAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖZGE ÖZDEMİR

  5. Multidisciplinary design and optimization of a composite wing box

    Bir kompozit kanat kutusunun çok yönlü tasarımı ve eniyileştirlmesi

    HASAN MUVAFFAK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2003

    Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Havacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. YAVUZ YAMAN