Uçak gövdesi kiriş yapılarında kullanılan hafifletme deliklerinin şekil eniyilemesi
Shape optimization of lightening holes used in aircraft fuselage beams
- Tez No: 519266
- Danışmanlar: PROF. DR. ERDEM ACAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
Havacılık endüstrisi için havacılık yapılarında ağırlık azaltımı her zaman çok büyük önem taşımıştır. Ana taşıyıcı havacılık yapılarında (kanat kiriş, gövde çerçeve, gövde kiriş vb.) kenarı güçlendirilmiş hafifletme deliklerinin kullanımı ağırlık azaltımı için sıklıkla kullanılan bir yöntemdir. Bu tezde, yapısal mukavemeti ve burkulma stabilitesi ihlal edilmeden, T-625 Özgün Helikopter'in üst gövdesinde yanal olarak konumlanmış metalik gövde kirişinde bulunan hafifletme deliklerinin şekli eniyilenmiştir. İstenilen yanıtlar hesapsal maliyeti yüksek olan sonlu elemanlar analizleriyle elde edildiği için vekil model tabanlı eniyileme yaklaşımı kullanılmıştır. Vekil modeller maksimum von Mises gerilme değeri, minimum burkulma özdeğeri ve yapısal ağırlık için oluşturulmuştur. Çoklu başlangıç noktası yaklaşımı ile birlikte MATLAB'ın kısıtlı doğrusal olmayan çok değişkenli eniyileme fonksiyonu kullanılmıştır. Kiriş üzerindeki deliklerin özdeş olduğu durum ile kiriş merkezinden geçen eksene göre simetrik oldukları durum ayrı ayrı incelenmiştir. Sonuç olarak sözkonusu yapının ağırlığı yapısal dayanım ve stabiliteden feragat etmeden ilk tasarıma göre özdeş delikli eşit aralıklı durumda %8.69, özdeş olmayan delikli farklı aralıklı durumda ise %10.5 kadar azaltılmıştır. Özdeş delikli eşit aralıklı problemin çözümü olarak elde edilen eniyilenmiş tasarımda deliklerin dairesellikten çok fazla uzaklaşmadığı, dikey eksende daralırken yatay eksende genişledikleri görülmüştür. Özdeş olmayan delikli farklı aralıklı problem için ise elde edilen eniyilenmiş tasarımda merkezden uca ilerledikçe delik şekillerinde daireselleşme görülmektedir, bunun sebebi uç deliklerde gözlemlenen gerilme yığılmasının azaltılmasıdır. Son olarak ağırlık azaltımını destekleyecek şekilde merkez delik hariç diğer deliklerde yatay yarıçapın üst sınıra dayandığı gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Weight saving from aircraft structures has always been important in aircraft industry. Introducing flanged lightening holes to the primary aircraft structures (e.g., wing ribs, fuselage frame webs, and fuselage longerons) is a widely used approach to achieve weight savings. In this thesis, the lightening hole shapes in a metallic fuselage beam located laterally on the upper deck of Turkish Light Utility Helicopter (TLUH) is optimized for minimum structural weight, such that the structural strength and stability are maintained at certain levels. Since structural responses are computed through computationally expensive finite element analyses, surrogate based optimization approach is followed. Surrogate models are constructed for the maximum von Mises stress, the minimum buckling eigenvalue and the structural weight. Constrained nonlinear multivariable optimizer of MATLAB is used along with a multiple starting point approach for optimization. Optimization of the lightening holes on the beam is handled in two different cases: identical holes equal distance and non-identical holes non-equal distance assumptions. It is found that the structural weight of the fuselage beam can be reduced by 8.69% in identical hole equal distance assumption and 10.5% in non-identical hole non-equal distance assumption compared to the initial design without sacrificing structural strength or stability. Optimum design of the identical hole equal distance problem shows that hole shapes are not significantly diverged from circular shapes. While it is observed that holes are enlarged horizontally, and shrunk vertically. When the design that is accepted as the optimum for the non-identical hole non-equal distance problem, it can be clearly deduced that hole shapes get more circular while moving from beam center to the tip in order to avoid stress concentration around the tip holes. Finally, to support the weight reduction, horizontal radii of the holes are increased and reached to the upper limit except for the central hole.
Benzer Tezler
- Investigation of panel deformation because of impact loading in aerospace structures
Havacılık yapılarında darbe yüklemesinden kaynaklanan panel deformasyonunun incelenmesi
SİNAN ALİ BİLMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
PROF. DR. ABDÜLKADİR YAVUZ
- Kiriş yapılarındaki hafifletme deliği etrafındaki güçlendirmenin, birleşik yükler altında kritik burkulma gerilmesi üzerindeki etkisi
Effect of hole reinforcement on buckling behaviour under combined loads for a beam structure
ARİF EMRE ÖRÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Havacılık MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ALİ GÜLER
- Analysis of high frequency behavior of plate and beam structures by statistical energy analysis method
Plaka ve kiriş yapılarının yüksek frekans davranışlarının istatistiksel enerji analizi metodu ile analizi
CANAN YILMAZEL
Doktora
İngilizce
2004
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SAMİM ÜNLÜSOY
- Finite element analysis, optimum design and cost-effective manufacturing of advanced composite grid-stiffened structures for aircraft fuselage applications
Grid takviyeli ileri kompozit yapıların uçak gövdesi için sonlu elemanlar analizi, optimum tasarımı ve uygun maliyetli üretimi
ONUR COŞKUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
- Daralan kesitli katmanlı kompozit kirişlerin serbest titreşim analizi
Free vibration analysis of laminated tapered composite beam
BERKE TÜRKKAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM OZKOL