Αριθμητική προσομοίωση της κρούσης πτηνού σε περιστρεφόμενο πτερύγιο κινητήρα αεροσκάφους από σύνθετα υλικά
Την σημερινή εποχή στην αεροναυπηγική χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερο υλικά με μικρό βάρος με σκοπό την εξοικονόμηση καυσίμων κατά την διάρκεια της ζωής του. Για αυτό τον λόγο η κατασκευή του αεροσκάφους απαρτίζεται τόσο από μέταλλα λόγω της αντοχής τους αλλά και από σύνθετα υλικά με συνεχώ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2023
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | https://hdl.handle.net/10889/24618 |
| id |
nemertes-10889-24618 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Κρούση πτηνού Πτερύγιο κινητήρα Σύνδεση με κόλλα Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων Σύνθετα υλικά Bird impact Rotor fan blade Adhesive joint Finite element method Composite materials |
| spellingShingle |
Κρούση πτηνού Πτερύγιο κινητήρα Σύνδεση με κόλλα Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων Σύνθετα υλικά Bird impact Rotor fan blade Adhesive joint Finite element method Composite materials Βαλαής, Ιωάννης Αριθμητική προσομοίωση της κρούσης πτηνού σε περιστρεφόμενο πτερύγιο κινητήρα αεροσκάφους από σύνθετα υλικά |
| description |
Την σημερινή εποχή στην αεροναυπηγική χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερο υλικά με μικρό βάρος με σκοπό την εξοικονόμηση καυσίμων κατά την διάρκεια της ζωής του. Για αυτό τον λόγο η κατασκευή του αεροσκάφους απαρτίζεται τόσο από μέταλλα λόγω της αντοχής τους αλλά και από σύνθετα υλικά με συνεχώς αυξανόμενα ποσοστά χρήσης τους. Όσο για την σύνδεση μεταξύ των δομών του αεροσκάφους η αεροναυπηγική κόλλα τείνει να αντικαταστήσει τις κοχλιωτές και τις ηλωτές συνδέσεις λόγω του αυξημένου βάρους των τελευταίων. Ένα ακόμη μεγάλο πρόβλημα του μηχανικού αεροσκαφών είναι οι κρούσεις πτηνών και η προσομοίωση της αστοχίας αυτών των κρούσεων. Λόγω των παραπάνω προβλημάτων η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως στόχο την μοντελοποίηση ενός περιστρεφόμενου πτερυγίου κινητήρα αεροσκάφους από σύνθετο υλικό, το οποίο διαθέτει άκρο από χάλυβα λόγω των καλύτερων ιδιοτήτων του και τα δυο τμήματα συνδέονται με αεροναυπηγική κόλλα. Τέλος προσομοιώνεται με την μέθοδο πεπερασμένων στοιχείων και με το πακέτο LS Dyna, η κρούση ενός πτηνού πάνω στο πτερύγιο και εκπονείται μία παραμετρική μελέτη ως προς την θέση του πτηνού κατά μήκος του πτερυγίου (25%, 50% και 75% του συνολικού μήκους), ως προς την κινητική ενέργεια του πτηνού ακριβώς πριν την κρούση (210J, 160J, 110J και 60J) και ως προς την μάζα του πτηνού (3.6 kg, 1.8kg και 0.9 kg), ενώ πραγματοποιήθηκε και μια προσομοίωση μόνο με περιστροφή για την σύγκριση. Τα αποτελέσματα των παραμετρικών προσομοιώσουν δείχνουν σημαντική εξάρτηση της αστοχίας κυρίως του χάλυβα και της κόλλας από την θέση κρούσης, ενώ η αστοχία στο σύνθετο υλικό του πτερυγίου δείχνει μικρότερη εξάρτηση από την θέση της κρούσης. Επιπλέον η αστοχία όλων των υλικών του πτερυγίου δεν δείχνει να έχει κάποια εξάρτηση από την ενέργεια του πτηνού πριν την κρούση και από την μάζα αυτού. |
| author2 |
Valais, Ioannis |
| author_facet |
Valais, Ioannis Βαλαής, Ιωάννης |
| author |
Βαλαής, Ιωάννης |
| author_sort |
Βαλαής, Ιωάννης |
| title |
Αριθμητική προσομοίωση της κρούσης πτηνού σε περιστρεφόμενο πτερύγιο κινητήρα αεροσκάφους από σύνθετα υλικά |
| title_short |
Αριθμητική προσομοίωση της κρούσης πτηνού σε περιστρεφόμενο πτερύγιο κινητήρα αεροσκάφους από σύνθετα υλικά |
| title_full |
Αριθμητική προσομοίωση της κρούσης πτηνού σε περιστρεφόμενο πτερύγιο κινητήρα αεροσκάφους από σύνθετα υλικά |
| title_fullStr |
Αριθμητική προσομοίωση της κρούσης πτηνού σε περιστρεφόμενο πτερύγιο κινητήρα αεροσκάφους από σύνθετα υλικά |
| title_full_unstemmed |
Αριθμητική προσομοίωση της κρούσης πτηνού σε περιστρεφόμενο πτερύγιο κινητήρα αεροσκάφους από σύνθετα υλικά |
| title_sort |
αριθμητική προσομοίωση της κρούσης πτηνού σε περιστρεφόμενο πτερύγιο κινητήρα αεροσκάφους από σύνθετα υλικά |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://hdl.handle.net/10889/24618 |
| work_keys_str_mv |
AT balaēsiōannēs arithmētikēprosomoiōsētēskrousēsptēnouseperistrephomenopterygiokinētēraaeroskaphousaposynthetaylika AT balaēsiōannēs numericalsimulationofbirdstrikeinarotatingrnginecompositefanblade |
| _version_ |
1771297151055298560 |
| spelling |
nemertes-10889-246182023-03-03T04:35:24Z Αριθμητική προσομοίωση της κρούσης πτηνού σε περιστρεφόμενο πτερύγιο κινητήρα αεροσκάφους από σύνθετα υλικά Numerical simulation of bird strike in a rotating rngine composite fan blade Βαλαής, Ιωάννης Valais, Ioannis Κρούση πτηνού Πτερύγιο κινητήρα Σύνδεση με κόλλα Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων Σύνθετα υλικά Bird impact Rotor fan blade Adhesive joint Finite element method Composite materials Την σημερινή εποχή στην αεροναυπηγική χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερο υλικά με μικρό βάρος με σκοπό την εξοικονόμηση καυσίμων κατά την διάρκεια της ζωής του. Για αυτό τον λόγο η κατασκευή του αεροσκάφους απαρτίζεται τόσο από μέταλλα λόγω της αντοχής τους αλλά και από σύνθετα υλικά με συνεχώς αυξανόμενα ποσοστά χρήσης τους. Όσο για την σύνδεση μεταξύ των δομών του αεροσκάφους η αεροναυπηγική κόλλα τείνει να αντικαταστήσει τις κοχλιωτές και τις ηλωτές συνδέσεις λόγω του αυξημένου βάρους των τελευταίων. Ένα ακόμη μεγάλο πρόβλημα του μηχανικού αεροσκαφών είναι οι κρούσεις πτηνών και η προσομοίωση της αστοχίας αυτών των κρούσεων. Λόγω των παραπάνω προβλημάτων η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως στόχο την μοντελοποίηση ενός περιστρεφόμενου πτερυγίου κινητήρα αεροσκάφους από σύνθετο υλικό, το οποίο διαθέτει άκρο από χάλυβα λόγω των καλύτερων ιδιοτήτων του και τα δυο τμήματα συνδέονται με αεροναυπηγική κόλλα. Τέλος προσομοιώνεται με την μέθοδο πεπερασμένων στοιχείων και με το πακέτο LS Dyna, η κρούση ενός πτηνού πάνω στο πτερύγιο και εκπονείται μία παραμετρική μελέτη ως προς την θέση του πτηνού κατά μήκος του πτερυγίου (25%, 50% και 75% του συνολικού μήκους), ως προς την κινητική ενέργεια του πτηνού ακριβώς πριν την κρούση (210J, 160J, 110J και 60J) και ως προς την μάζα του πτηνού (3.6 kg, 1.8kg και 0.9 kg), ενώ πραγματοποιήθηκε και μια προσομοίωση μόνο με περιστροφή για την σύγκριση. Τα αποτελέσματα των παραμετρικών προσομοιώσουν δείχνουν σημαντική εξάρτηση της αστοχίας κυρίως του χάλυβα και της κόλλας από την θέση κρούσης, ενώ η αστοχία στο σύνθετο υλικό του πτερυγίου δείχνει μικρότερη εξάρτηση από την θέση της κρούσης. Επιπλέον η αστοχία όλων των υλικών του πτερυγίου δεν δείχνει να έχει κάποια εξάρτηση από την ενέργεια του πτηνού πριν την κρούση και από την μάζα αυτού. In the current days aeronautical engineers tend to replace the metals at the aircraft structure with lighter materials, in order to reduce the fuel usage during its lifetime. That is the reason why aircrafts are built from metals, due to their advanced mechanical properties, as well as from composite materials, the applications of which are increasing gradually throughout the years. Additionally, the bolt joints between the parts are being replaced at a certain level with adhesive joints, due to the infinitesimal contribution to the weight of the aircraft. Another concern of the aeronautical engineers is the bird strikes at multiple parts of the structure, and the simulation of the strikes for the optimization design of these parts. The problems referred above inspired this study in which a composite fan blade of a rotating aircraft engine is modeled with a leading edge made from steel and connected to the composite body with adhesive. At the same time a bird strike on the fan blade is simulated at the FEM package LS-Dyna by ANSYS. The simulations are parametrical based on the position of the bird along the blade (25%, 50% and 75% of the total blade length), on the bird kinetic energy before the crush (210J, 160J, 110J and 60J) and on the bird mass (3.6 kg, 1.8 kg and 0.9 kg), while a simulation with pure rotation was conducted for comparison purposes. The results of the position parameter simulation show a significant dependence of the adhesive and leading edge damage from the bird position, while the damage of the composite body is affected less than the other materials from the bird position. Moreover, the damage of all of the materials does not seem to be affected by the kinetic energy of the bird right before the strike and the bird mass. 2023-03-01T08:59:33Z 2023-03-01T08:59:33Z 2023-03-01 https://hdl.handle.net/10889/24618 el application/pdf |
