حسین نجات بخش
-
صفحات غیر همسانگرد1 مورد استفاده در سازه های کامپوزیتی در معرض کمانش های موضعی ازجمله کمانش فشاری قرار دارند. در فرآیند طراحی و ساخت اغلب سازه های بزرگ و یا سازه ها با هندسه پیچیده، اتصالات در سازه گریزناپذیر است. امروزه اتصالات چسبی به دلیل برخی مزیت ها نسبت به اتصالات مکانیکی کاربرد گسترده ای در اتصال سازه های کامپوزیتی پیدا کرده است. در این مقاله به بررسی پدیده کمانش صفحات چندلایه مستطیلی غیر همسانگرد متصل شده با چسب پرداخته شده است و اثرات نیرویی لایه چسب تحت شرایط بارگذاری کمانشی بررسی شده است. به منظور به دست آوردن بارهای بحرانی کمانش تحت شرایط مرزی مختلف از روش مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته2 استفاده شده است. تحلیل کمانش بر مبنای روابط تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول2 برای مواد کامپوزیت کربن/اپوکسی، شیشه/اپوکسی و کولار/اپوکسی با لایه چینی های مختلف ارائه شده است. اثر ضخامت و جنس چسب به عنوان لایه اتصال بررسی شده است. در صفحات از یک نوع لایه چینی، صفحات از جنس کربن اپوکسی دوجهته استحکام کمانشی بالاتری را از خود نشان می دهند و به صورت کلی هر چه نسبت طول به عرض صفحات بیشتر شود، استحکام کمانشی افزایش می یابد. در اتصالات با نتایج به دست آمده با استفاده از روش آنالیز اجزای محدود در نرم افزار آباکوس4 مقایسه شده اند.
کلید واژگان: کمانش فشاری، صفحات کامپوزیتی، اتصال لب به لب5، اتصال چسبی، روش مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافتهOrthotropic plates used in composite structures are subject to local buckling, including compressive buckling. In the process of designing and building most large structures or instruments with complex geometry, joints in the structure are unavoidable. Today, adhesive joints are widely used in connecting composite structures due to some advantages over mechanical joints. In this article, the buckling phenomenon of orthotropic rectangular multilayer plates connected with glue has been investigated, and the force effects of the glue layer under buckling loading conditions have been studied. In order to obtain the critical buckling loads under different boundary conditions, the generalized differential quadrature method (GDQM) has been used. Buckling analysis is presented based on first-order shear deformation theory (FSDT) for carbon/epoxy, glass/epoxy and Kevlar/epoxy composite materials with different porcelain layers. The effect of thickness and type of the adhesive as a bonding layer has been investigated. In plates made of a type of porcelain layer, two-way carbon epoxy plates show higher buckling strength, and in general, the higher the ratio of length to width of the plates is, the higher the buckling strength will be. In the connections, the obtained results have been compared with the results from the finite element analysis in ABAQUS commercial software.
Keywords: Compressive Buckling, Composite Plates, Lap- Joint, Adhesive Joint, GDQM -
The aeroelastic stability of the tail is significantly challenged by flutter instability. Skin and spars strongly affect flutter speed due to their torsional and bending stiffness, respectively. C-section spars are primarily utilized in composite structures due to their straightforward manufacturing process. This research aims to investigate the impact of the position and orientation of a laminated composite C-spar on the flutter speed of the airfoil section, utilizing a two-degree-of-freedom flutter method. The position of the C-spar varies between 10% and 50% of the chord length from the leading edge of the airfoil section, while the orientation of the C-spar with respect to the leading edge or trailing edge is also examined. To ensure comparability, the elastic section modulus and mass of the composite spar are maintained nearly constant. When it comes to the structural design process, one of the key challenges is determining the flutter and divergence speeds. In a novel approach, Finite Element Method (FEM) is utilized to calculate the torsional and bending stiffness values. This method provides a more accurate and efficient way to evaluate these important parameters. The results indicate that the location design of the C-spar exerts a more substantial influence on the flutter speed than the orientation of the spar. Furthermore, it is crucial to consider the nonlinear effects of the spar's position and direction in comprehending the aeroelastic instability of the aircraft tail. Additionally, the study found that the addition of a spar to a hollow section of the V-tail does not significantly enhance aeroelastic behavior. Only a modest increase of approximately 20% in flutter speed was observed. The primary effect of the spar lies in the bending stiffness, which does not lead to a substantial increase in flutter speed. Moreover, while flutter occurs before divergence, there can be a considerable distance between the respective speeds. Moving the spar from the leading edge to the mid-chord can reduce this margin, potentially compromising stability. Results show when the C-par position is close to the center of the airfoil, the flutter and divergence speed increase.Keywords: Composite C-Spar, Flutter Speed, Aeroelastic Instability, Aircraft Tail, Airfoil Section
-
تحلیل عددی آسیب و تعیین استحکام نهایی سازه های بزرگ و در ابعاد واقعی از تحلیل های پیچیده و زمان بر است. لذا استفاده از مدل آسیب ساده و در عین حال دقیق از اهمیت خاصی برخوردار است. در این تحقیق به آزمایش و تحلیل عددی آسیب در سازه بال کامپوزیتی یک پرنده خاص در مقیاس واقعی در بارگذاری خمشی پرداخته شد. جهت بررسی کامل تر نتایج تست، استخراج داده های بیشتر در مورد نحوه ایجاد آسیب و همچنین برآورد استحکام سازه، سازه بال با جزییات سازه ای شامل اسپارها و ریب ها و همچنین تاثیر پچ های اتصال در نرمافزار اجزا محدود آباکوس مدلسازی شد و مورد تحلیل آسیب با استفاده از زیربرنامه USDFLD قرار گرفت. این زیربرنامه پس از شروع آسیب، خواص مکانیکی را به صورت ناگهانی جهت شبیهسازی فرآیند رشد آسیب کاهش میدهد. بررسی نتایج تحلیل عددی و تجربی نشان داد که مدل آسیب استفاده شده با دقت مناسب می تواند رفتار مکانیکی سازه بال را شبیه سازی کند. از بررسی نتایج مشخص گردید که مدل عددی و سازه کامپوزیتی بال سفتی یکسانی دارند؛ ولی استحکام بال تحلیل شده کمتر از استحکام نهایی مشاهده شده در تست خمش میباشد. مقایسه نتایج کرنش سنج ها با نتایج حاصل از تحلیل آسیب نیز نشان می دهد مدل سازی سازه با جزییات لایه چینی درست انجام شده و مدل آسیب نیز با دقت مناسب در نرم افزار اجرایی شده و رفتار سازه را پیش بینی می کند. لذا به نظر می رسد این مدل آسیب برای تحلیل آسیب سازه های کامپوزیتی واقعی و بزرگ با سرعت و دقت مناسب قابل استفاده است.کلید واژگان: بال کامپوزیتی، آزمایش خمش، کرنش سنج، تحلیل آسیب، اجزا محدودNumerical analysis of damage of large structures in real dimensions is a complex and time-consuming analysis. Therefore, it is important to use a simple and accurate damage model. In this research, the test and numerical analysis of damage in the composite wing structure of an airplane in real scale in bending loading was done. For a more complete review of the test results, extracting more data about the way of causing damage and also estimating the strength of the structure, the wing structure including spars and ribs, as well as the effect of fabric patches in the finite element software ABAQUS was modeled and subjected to damage analysis using USDFLD subroutine. After the initiation of damage, this subroutine reduces the mechanical properties suddenly. Examining the results of numerical and experimental analysis showed that the used damage model can accurately simulate the mechanical behavior of the wing structure. From the results, it was found that the numerical model and the composite wing structure have the same stiffness; but the strength of the analyzed wing is lower than the final strength observed in the bending test. Comparing the results of the strain gauges with the results of the analysis also shows that the modeling of the structure with the layup details is done correctly and the damage model is implemented with appropriate accuracy in the software. Therefore, it seems that, this damage model can be used for damage analysis of real and large composite structures with appropriate speed and accuracyKeywords: Composite wing, Bending test, Strain gauge, Damage Analysis, Finite element
- این فهرست شامل مطالبی از ایشان است که در سایت مگیران نمایه شده و توسط نویسنده تایید شدهاست.
- مگیران تنها مقالات مجلات ایرانی عضو خود را نمایه میکند. بدیهی است مقالات منتشر شده نگارنده/پژوهشگر در مجلات خارجی، همایشها و مجلاتی که با مگیران همکاری ندارند در این فهرست نیامدهاست.
- اسامی نویسندگان همکار در صورت عضویت در مگیران و تایید مقالات نمایش داده می شود.