Σχεδιασμός και ανάλυση δομών sandwich από σύνθετα υλικά για διαστημικές εφαρμογές
Τα συστήματα θερμικού ελέγχου των διαστημικών σκαφών περιλαμβάνουν διάφορους τύπους radiator. Οι radiators έχουν ως βασική αρχή λειτουργίας να διατηρούν εξαρτήματα και ηλεκτρονικά σε ένα συγκεκριμένο βέλτιστο εύρος λειτουργίας. Δεδομένου ότι οι εφαρμογές διαστημικών σκαφών απαιτούν ελαφριές κατασκευ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2020
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/13873 |
| id |
nemertes-10889-13873 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nemertes-10889-138732022-09-05T20:45:46Z Σχεδιασμός και ανάλυση δομών sandwich από σύνθετα υλικά για διαστημικές εφαρμογές Design and analysis of composite sandwich panels for space applications Παπασταυροπούλου, Μαρία Papastavropoulou, Maria Διαστημικά σκάφη Χαρακτηριστική θερμική αγωγιμότητα Κυψελωτοί πυρήνες Ελεύθερη ταλάντωση Σύνθετες δομές Spacecraft Effective thermal conductivity Honeycomb cores Natural vibration Composite structures Τα συστήματα θερμικού ελέγχου των διαστημικών σκαφών περιλαμβάνουν διάφορους τύπους radiator. Οι radiators έχουν ως βασική αρχή λειτουργίας να διατηρούν εξαρτήματα και ηλεκτρονικά σε ένα συγκεκριμένο βέλτιστο εύρος λειτουργίας. Δεδομένου ότι οι εφαρμογές διαστημικών σκαφών απαιτούν ελαφριές κατασκευές με υψηλές τιμές λόγου δυσκαμψίας προς βάρος και υψηλή θερμική αγωγιμότητα, οι δομές sandwich με σύνθετα επιστρώματα και ελαφρύ πυρήνα είναι η προτιμότερη επιλογή για την ελαχιστοποίηση της μάζας. Η παρούσα εργασία διερευνά την απόδοση ενός radiator παθητικής δομής με συγκεκριμένες περιβαλλοντικές και δομικές απαιτήσεις. Αρχικά, εξετάζεται μια μελέτη σύγκρισης για την εκτίμηση της χαρακτηριστικής θερμικής αγωγιμότητας κατά το πάχος της δομής sandwich. Στη συνέχεια, πραγματοποιείται ανάλυση μονοδιάστατης μεταφοράς θερμότητας για τον προσδιορισμό των μέγιστων θερμοκρασιών των εξωτερικών επιφανειών της δομής, οι οποίες πρέπει να βρίσκονται μέσα στα επιτρεπόμενα όρια θερμοκρασίας. Για τη διασφάλιση της δομικής ακεραιότητας της πλάκας υπό δυναμική φόρτιση, πραγματοποιείται ελεύθερη ταλάντωση της δομής για τον καθορισμό της απαιτούμενης ιδιοσυχνότητας. Τέλος, εφαρμόζεται δομική βελτιστοποίηση της δομής με κριτήρια την απαιτούμενη ιδιοσυχνότητα, τις θερμικές ικανότητες και του λόγου δυσκαμψίας προς βάρος της δομής. Spacecraft’s thermal-control systems include different types of radiators. Radiators must reject waste heat dissipated by the electronics system components plus any radiant heat loads from the environment or other spacecraft surfaces. Since spacecraft applications demand lightweight, high stiffness to weight ratio and high tailorable thermal conductivity, sandwich panels with composite face-sheets and a lightweight core are preferred. This thesis investigates the performance of a passive structure radiator with specific environmental and structural requirements. At first, a comparison study for estimating the temperature-dependent effective thermal conductivity of the radiator panel, in thickness direction, is considered. Then, one-dimensional heat transfer analysis is performed to determine the maximum temperatures of the panel’s outside facings, which must be in the allowable temperature limits. For ensuring structural integrity of the panel under dynamic loading, free vibration analysis is used to establish the required fundamental frequency. Finally, structural optimization of the radiator panel is obtained based on the fundamental frequency, thermal capabilities and stiffness to weight ratio. 2020-10-02T09:48:01Z 2020-10-02T09:48:01Z 2020-09-28 http://hdl.handle.net/10889/13873 gr application/pdf |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Διαστημικά σκάφη Χαρακτηριστική θερμική αγωγιμότητα Κυψελωτοί πυρήνες Ελεύθερη ταλάντωση Σύνθετες δομές Spacecraft Effective thermal conductivity Honeycomb cores Natural vibration Composite structures |
| spellingShingle |
Διαστημικά σκάφη Χαρακτηριστική θερμική αγωγιμότητα Κυψελωτοί πυρήνες Ελεύθερη ταλάντωση Σύνθετες δομές Spacecraft Effective thermal conductivity Honeycomb cores Natural vibration Composite structures Παπασταυροπούλου, Μαρία Σχεδιασμός και ανάλυση δομών sandwich από σύνθετα υλικά για διαστημικές εφαρμογές |
| description |
Τα συστήματα θερμικού ελέγχου των διαστημικών σκαφών περιλαμβάνουν διάφορους τύπους radiator. Οι radiators έχουν ως βασική αρχή λειτουργίας να διατηρούν εξαρτήματα και ηλεκτρονικά σε ένα συγκεκριμένο βέλτιστο εύρος λειτουργίας. Δεδομένου ότι οι εφαρμογές διαστημικών σκαφών απαιτούν ελαφριές κατασκευές με υψηλές τιμές λόγου δυσκαμψίας προς βάρος και υψηλή θερμική αγωγιμότητα, οι δομές sandwich με σύνθετα επιστρώματα και ελαφρύ πυρήνα είναι η προτιμότερη επιλογή για την ελαχιστοποίηση της μάζας. Η παρούσα εργασία διερευνά την απόδοση ενός radiator παθητικής δομής με συγκεκριμένες περιβαλλοντικές και δομικές απαιτήσεις. Αρχικά, εξετάζεται μια μελέτη σύγκρισης για την εκτίμηση της χαρακτηριστικής θερμικής αγωγιμότητας κατά το πάχος της δομής sandwich. Στη συνέχεια, πραγματοποιείται ανάλυση μονοδιάστατης μεταφοράς θερμότητας για τον προσδιορισμό των μέγιστων θερμοκρασιών των εξωτερικών επιφανειών της δομής, οι οποίες πρέπει να βρίσκονται μέσα στα επιτρεπόμενα όρια θερμοκρασίας. Για τη διασφάλιση της δομικής ακεραιότητας της πλάκας υπό δυναμική φόρτιση, πραγματοποιείται ελεύθερη ταλάντωση της δομής για τον καθορισμό της απαιτούμενης ιδιοσυχνότητας. Τέλος, εφαρμόζεται δομική βελτιστοποίηση της δομής με κριτήρια την απαιτούμενη ιδιοσυχνότητα, τις θερμικές ικανότητες και του λόγου δυσκαμψίας προς βάρος της δομής. |
| author2 |
Papastavropoulou, Maria |
| author_facet |
Papastavropoulou, Maria Παπασταυροπούλου, Μαρία |
| author |
Παπασταυροπούλου, Μαρία |
| author_sort |
Παπασταυροπούλου, Μαρία |
| title |
Σχεδιασμός και ανάλυση δομών sandwich από σύνθετα υλικά για διαστημικές εφαρμογές |
| title_short |
Σχεδιασμός και ανάλυση δομών sandwich από σύνθετα υλικά για διαστημικές εφαρμογές |
| title_full |
Σχεδιασμός και ανάλυση δομών sandwich από σύνθετα υλικά για διαστημικές εφαρμογές |
| title_fullStr |
Σχεδιασμός και ανάλυση δομών sandwich από σύνθετα υλικά για διαστημικές εφαρμογές |
| title_full_unstemmed |
Σχεδιασμός και ανάλυση δομών sandwich από σύνθετα υλικά για διαστημικές εφαρμογές |
| title_sort |
σχεδιασμός και ανάλυση δομών sandwich από σύνθετα υλικά για διαστημικές εφαρμογές |
| publishDate |
2020 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/13873 |
| work_keys_str_mv |
AT papastauropouloumaria schediasmoskaianalysēdomōnsandwichaposynthetaylikagiadiastēmikesepharmoges AT papastauropouloumaria designandanalysisofcompositesandwichpanelsforspaceapplications |
| _version_ |
1771297335428513792 |
