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
- Tez No: 474988
- Danışmanlar: PROF. ALTAN KAYRAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- 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: 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
- 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
- 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
2019
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALTAN KAYRAN
- Vibration and flutter analysis of fluid loaded plates
Akışkan yüklü eğimli plakların titreşim ve flater analizi
ABDURRAHMAN ŞEREF CAN
- Comprehensive investigation of rotor stall onset for future helicopters
Rotor tutunma kaybı başlangıcının yeni nesil helikopterler için kapsamlı incelenmesi
ENES UÇAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGE ÖZDEMİR
- Multidisciplinary design and optimization of a composite wing box
Bir kompozit kanat kutusunun çok yönlü tasarımı ve eniyileştirlmesi
HASAN MUVAFFAK
Doktora
İngilizce
2003
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. YAVUZ YAMAN