Σχεδιασμός, ανάλυση και βελτιστοποίηση δομικού στοιχείου αεροπορικής κατασκευής με δικτυωτή ενισχυμένη δομή

• Κύριος συγγραφέας: Καραΐσκος, Κωνσταντίνος
• Άλλοι συγγραφείς: Karaiskos, Konstantinos
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2021
• Θέματα: Δομές πλέγματος; Βελτιστοποίηση; Αεροναυπηγικές κατασκευές; Σύνθετα υλικά; Μοντέλο μειωμένης τάξης; Grid stiffened structures; Optimization; Aerospace; Composite materials; Surrogate model

Η εν λόγω διπλωματική εργασία αναφέρεται στον σχεδιασμό ενισχυμένης δομής πλέγματος αεροπορικών και αεροδιαστημικών εφαρμογών. Η εργασία πραγματεύεται τον αποτελεσματικό σχεδιασμό, την ανάλυση και την βελτιστοποίηση μιας δομής πλέγματος κυλινδρικής γεωμετρίας, ως προς την ικανότητα της να φέρει φορτία με τέτοιο τρόπο ώστε να μην αναπτυχθούν φαινόμενα λυγισμού στην φέρουσα δομή. Παρουσιάζεται ο αποτελεσματικότερος τρόπος σχεδιασμού μιας τέτοιας δομής, ούτως ώστε αφενός να μπορεί να φέρει τα εφαρμοζόμενα φορτία, αφετέρου να έχει όσο το δυνατόν λιγότερη μάζα. Υπολογίζεται η απόκριση της δομής ως προς την ανάπτυξη φαινομένων λυγισμού. Η εργασία αποτελείται από πέντε (5) κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια γενική εισαγωγή στις δομές πλέγματος, στις βασικές εφαρμογές για τις οποίες χρησιμοποιούνται οι δομές αυτές και στις μεθόδους παραγωγής ενισχυμένων δομών πλέγματος με σύνθετα υλικά. Περιγράφονται οι πιο συνηθισμένοι τύποι πλέγματος τέτοιων δομών. Συγκεντρώνονται πληροφορίες για την γεωμετρία, τα τεχνικά τους χαρακτηριστικά και τα υλικά που ενδείκνυνται για την κατασκευή τους. Επιπλέον δίνονται πληροφορίες για την σχετική επιστημονική ερευνά στον τομέα της βελτιστοποίησης του σχεδιασμού των αεροπορικών δομικών στοιχείων. Περιγράφονται οι μέθοδοι δειγματοληψίας, οι μέθοδοι πολυονυμικής παρεμβολής που χρησιμοποιούνται για την προσέγγιση της απόκρισης ενός συστήματος και οι μέθοδοι της βελτιστοποίησης και της δημιουργίας υποκατάστατων μοντέλων. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται το πρόβλημα της βελτιστοποίησης που πραγματεύεται η διπλωματική εργασία. Δίνονται πληροφορίες για τις παραδοχές που έγιναν στο πλαίσιο της μελέτης και για τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της δομής που μελετάται. Επιπλέον υπολογίζονται τα φορτία που φέρει η δομή και περιγράφεται η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε κατά τον παραμετρικό σχεδιασμό της δομής. Στο τρίτο κεφάλαιο δίνονται πληροφορίες για τα πεπερασμένα στοιχεία που χρησιμοποιήθηκαν κατά την μοντελοποίηση, και για τα υλικά του κελύφους και του πλέγματος ενίσχυσης του μοντέλου των πεπερασμένων στοιχείων. Περιγράφεται το είδος των στηρίξεων της δομής και τα σημεία εφαρμογής των φορτίων που αυτή φέρει. Επίσης περιγράφεται η μέθοδος που ακολουθήθηκε για την ανάλυση του λυγισμού και τον υπολογισμό της μάζας της δομής. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφονται οι διαδικασίες της βελτιστοποίησης που ακολουθήθηκαν. Αναδεικνύεται η χρησιμότητα της αξιοποίησης ενός παραμετρικού μοντέλου πεπερασμένων στοιχείων και περιγράφεται η μεθοδολογία βελτιστοποίησης. Συγκεκριμένα περιγράφεται ο τρόπος σχεδιασμού των πειραμάτων, ο τρόπος που έγινε η προσέγγιση της απόκρισης του πλήρους μοντέλου και ο αλγόριθμος βελτιστοποίησης που χρησιμοποιήθηκε για την εύρεση των βέλτιστων τιμών των παράμετρών σχεδιασμού της δομής. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζονται και σχολιάζονται τα αποτελέσματα. Εξάγονται επίσης ορισμένα συμπεράσματα και γίνονται προτάσεις για περεταίρω διερεύνηση.