Ανάλυση θερμομηχανικής συμπεριφοράς και αστοχιών αεροπορικού container από σύνθετα υλικά που υπόκεινται σε αποσυμπίεση υπό συνθήκες κανονικής και υψηλής θερμοκρασίας
Τα αεροπορικά container είναι ιδιαίτερα χρήσιμα στις εναέριες μεταφορές φορτίων. Σε κανονικές συνθήκες λειτουργίας αναπτύσσεται πίεση έως 7kPa, ενώ σε καταστάσεις εκτάκτου ανάγκης (ταχεία αποσυμπίεση) αναπτύσσεται υπερπίεση στο εσωτερικό, με μέγιστη τιμή 14kPa. Είναι επίσης σημαντική η ασφάλειά τους...
| Main Author: | |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Language: | Greek |
| Published: |
2021
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://hdl.handle.net/10889/14934 |
| id |
nemertes-10889-14934 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nemertes-10889-149342022-09-05T09:40:54Z Ανάλυση θερμομηχανικής συμπεριφοράς και αστοχιών αεροπορικού container από σύνθετα υλικά που υπόκεινται σε αποσυμπίεση υπό συνθήκες κανονικής και υψηλής θερμοκρασίας Thermal behaviour and failures analysis of container made of composite materials under emergency decompression conditions Τζανοπούλου, Γεωργία Tzanopoulou, Georgia Αποσυμπίεση container Σύνθετα υλικά Θερμομηχανική συμπεριφορά Πυρκαγιά Πεπερασμένα στοιχεία Κριτήρια αστοχίας Container decompression Composite materials Thermomechanical behaviour Fire Finite elements Failure criteria Τα αεροπορικά container είναι ιδιαίτερα χρήσιμα στις εναέριες μεταφορές φορτίων. Σε κανονικές συνθήκες λειτουργίας αναπτύσσεται πίεση έως 7kPa, ενώ σε καταστάσεις εκτάκτου ανάγκης (ταχεία αποσυμπίεση) αναπτύσσεται υπερπίεση στο εσωτερικό, με μέγιστη τιμή 14kPa. Είναι επίσης σημαντική η ασφάλειά τους σε συνθήκες πυρκαγιάς, που επιτυγχάνεται μέσω ενός σωλήνα ανίχνευσης πυρκαγιάς, ο οποίος στους 120oC ενεργοποιεί το σύστημα κατάσβεσης. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι: (1) η ανάλυση της θερμομηχανικής συμπεριφοράς, μέσω πακέτου πεπερασμένων στοιχείων, αεροπορικού container από σύνθετα υλικά, που υπόκειται σε αποσυμπίεση υπό συνθήκες κανονικής και υψηλής θερμοκρασίας, (2) ο έλεγχος της δομικής του ακεραιότητας και (3) ο σχεδιασμός του container ώστε να αντέχει τα επιβαλλόμενα φορτία υπό διάφορες θερμομηχανικές συνθήκες. Η ανάλυση υλοποιήθηκε με χρήση ιδιοτήτων των υλικών σε 25oC και 120oC (συμπεριλαμβανομένων των συντελεστών θερμικής διαστολής). Η διασφάλιση της δομικής ακεραιότητας προϋποθέτει την απουσία αρχικών αστοχιών σε πίεση 7 kPa και καταστροφικών αστοχιών σε πίεση 14 kPa. Για τον έλεγχο αυτής χρησιμοποιήθηκαν τα κριτήρια αστοχίας Hashin και max stress για το πλαίσιο από σύνθετα υλικά. Για τους αλουμινένιους συνδέσμους συγκρίθηκε η μέγιστη τάση von Mises με το όριο διαρροής και θραύσης. Ο βασικός σχεδιασμός έγινε για θερμοκρασία περιβάλλοντος, όπου ικανοποιήθηκαν όλες οι απαιτήσεις, ενώ έγινε βελτιστοποίηση ώστε οι προϋποθέσεις να ικανοποιούνται και στους 120oC, όπου αρχικά υπήρξε αστοχία στα 7kPa, λόγω των υποβαθμισμένων ιδιοτήτων των υλικών και των θερμικών τάσεων που αναπτύσσονται. Aircraft containers are remarkably useful for cargo transportation purposes. Under normal operational conditions a pressure of 7 kPa is developed, whereas, in emergency situations (rapid decompression) 14kPa overpressure at the interior of the containers is developed. It is also essential to secure their operation in the case of fire and this can be achieved with the use of a fire detection system which at a temperature of 120oC activates the extinguishing system. The aim of this thesis is: (1) to analyze through a finite element method the thermomechanical behaviour of an air container made of composite materials subject to decompression under both room and elevated temperature and (2) to inspect its structural integrity and (3) to design the container to withstand the loads that various thermomechanical circumstances impose. The analysis was performed with use of the material properties at 25oC and 120oC (thermal expansion coefficients included). For structural integrity to be achieved, the container should present no initial failures at ΔP=7kPa and no detrimental failures at ΔP=14kPa. The structural integrity of the composite frame has been assessed through Hashin and max stress failure criteria. For the aluminum brackets the maximum von Mises stress was compared to the yield limit and the ultimate strength. The main design was performed at room temperature, in which case all the requirements were met and improvements were made to endure at 120oC, in which case failures occurred, due to the degraded materials properties and the thermal stresses that were developed. 2021-07-08T07:11:45Z 2021-07-08T07:11:45Z 2021-07-07 http://hdl.handle.net/10889/14934 gr application/pdf |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Αποσυμπίεση container Σύνθετα υλικά Θερμομηχανική συμπεριφορά Πυρκαγιά Πεπερασμένα στοιχεία Κριτήρια αστοχίας Container decompression Composite materials Thermomechanical behaviour Fire Finite elements Failure criteria |
| spellingShingle |
Αποσυμπίεση container Σύνθετα υλικά Θερμομηχανική συμπεριφορά Πυρκαγιά Πεπερασμένα στοιχεία Κριτήρια αστοχίας Container decompression Composite materials Thermomechanical behaviour Fire Finite elements Failure criteria Τζανοπούλου, Γεωργία Ανάλυση θερμομηχανικής συμπεριφοράς και αστοχιών αεροπορικού container από σύνθετα υλικά που υπόκεινται σε αποσυμπίεση υπό συνθήκες κανονικής και υψηλής θερμοκρασίας |
| description |
Τα αεροπορικά container είναι ιδιαίτερα χρήσιμα στις εναέριες μεταφορές φορτίων. Σε κανονικές συνθήκες λειτουργίας αναπτύσσεται πίεση έως 7kPa, ενώ σε καταστάσεις εκτάκτου ανάγκης (ταχεία αποσυμπίεση) αναπτύσσεται υπερπίεση στο εσωτερικό, με μέγιστη τιμή 14kPa. Είναι επίσης σημαντική η ασφάλειά τους σε συνθήκες πυρκαγιάς, που επιτυγχάνεται μέσω ενός σωλήνα ανίχνευσης πυρκαγιάς, ο οποίος στους 120oC ενεργοποιεί το σύστημα κατάσβεσης.
Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι: (1) η ανάλυση της θερμομηχανικής συμπεριφοράς, μέσω πακέτου πεπερασμένων στοιχείων, αεροπορικού container από σύνθετα υλικά, που υπόκειται σε αποσυμπίεση υπό συνθήκες κανονικής και υψηλής θερμοκρασίας, (2) ο έλεγχος της δομικής του ακεραιότητας και (3) ο σχεδιασμός του container ώστε να αντέχει τα επιβαλλόμενα φορτία υπό διάφορες θερμομηχανικές συνθήκες. Η ανάλυση υλοποιήθηκε με χρήση ιδιοτήτων των υλικών σε 25oC και 120oC (συμπεριλαμβανομένων των συντελεστών θερμικής διαστολής). Η διασφάλιση της δομικής ακεραιότητας προϋποθέτει την απουσία αρχικών αστοχιών σε πίεση 7 kPa και καταστροφικών αστοχιών σε πίεση 14 kPa. Για τον έλεγχο αυτής χρησιμοποιήθηκαν τα κριτήρια αστοχίας Hashin και max stress για το πλαίσιο από σύνθετα υλικά. Για τους αλουμινένιους συνδέσμους συγκρίθηκε η μέγιστη τάση von Mises με το όριο διαρροής και θραύσης. Ο βασικός σχεδιασμός έγινε για θερμοκρασία περιβάλλοντος, όπου ικανοποιήθηκαν όλες οι απαιτήσεις, ενώ έγινε βελτιστοποίηση ώστε οι προϋποθέσεις να ικανοποιούνται και στους 120oC, όπου αρχικά υπήρξε αστοχία στα 7kPa, λόγω των υποβαθμισμένων ιδιοτήτων των υλικών και των θερμικών τάσεων που αναπτύσσονται. |
| author2 |
Tzanopoulou, Georgia |
| author_facet |
Tzanopoulou, Georgia Τζανοπούλου, Γεωργία |
| author |
Τζανοπούλου, Γεωργία |
| author_sort |
Τζανοπούλου, Γεωργία |
| title |
Ανάλυση θερμομηχανικής συμπεριφοράς και αστοχιών αεροπορικού container από σύνθετα υλικά που υπόκεινται σε αποσυμπίεση υπό συνθήκες κανονικής και υψηλής θερμοκρασίας |
| title_short |
Ανάλυση θερμομηχανικής συμπεριφοράς και αστοχιών αεροπορικού container από σύνθετα υλικά που υπόκεινται σε αποσυμπίεση υπό συνθήκες κανονικής και υψηλής θερμοκρασίας |
| title_full |
Ανάλυση θερμομηχανικής συμπεριφοράς και αστοχιών αεροπορικού container από σύνθετα υλικά που υπόκεινται σε αποσυμπίεση υπό συνθήκες κανονικής και υψηλής θερμοκρασίας |
| title_fullStr |
Ανάλυση θερμομηχανικής συμπεριφοράς και αστοχιών αεροπορικού container από σύνθετα υλικά που υπόκεινται σε αποσυμπίεση υπό συνθήκες κανονικής και υψηλής θερμοκρασίας |
| title_full_unstemmed |
Ανάλυση θερμομηχανικής συμπεριφοράς και αστοχιών αεροπορικού container από σύνθετα υλικά που υπόκεινται σε αποσυμπίεση υπό συνθήκες κανονικής και υψηλής θερμοκρασίας |
| title_sort |
ανάλυση θερμομηχανικής συμπεριφοράς και αστοχιών αεροπορικού container από σύνθετα υλικά που υπόκεινται σε αποσυμπίεση υπό συνθήκες κανονικής και υψηλής θερμοκρασίας |
| publishDate |
2021 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/14934 |
| work_keys_str_mv |
AT tzanopoulougeōrgia analysēthermomēchanikēssymperiphoraskaiastochiōnaeroporikoucontaineraposynthetaylikapouypokeintaiseaposympiesēyposynthēkeskanonikēskaiypsēlēsthermokrasias AT tzanopoulougeōrgia thermalbehaviourandfailuresanalysisofcontainermadeofcompositematerialsunderemergencydecompressionconditions |
| _version_ |
1771297188252483584 |
