رویداد ها
Back
Next
طراحی سازه های هوایی

طراحی سازه هوایی

هدف از طی روند طراحی سازه، رسیدن به سازه ای است که ویژگی‌های خاصی را دارا باشد و در عین حال ملزومات مورد نظر را رعایت کند. در واقع برای هر طراحی اهداف و الزاماتی وجود دارد که روند طراحی را تعیین می­ کند و بهترین طراحی، طراحی است که ویژگی‌های مورد نظر مشتری و کارفرما را به صورت کامل دارا باشد و در عین حال الزامات و قوانین خاص موجود در صنعت هوایی را نیز رعایت کند.

  • ملزومات طراحی

ملزومات خاص طراحی سازه در هواپیما را می‌توان به صورت زیر خلاصه کرد:

۱) فرم، اندازه و کارایی ۲) بارهای اعمال شده ۳) مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر تماس یا سیال‌ ۴) مقاومت در برابر محدوده‌های دمایی وسیع ۴) تعیین فرکانس های ارتعاشی

این موارد را می توان به صورت خلاصه به صورت زیر بیان کرد :

  1. سازه باید به بهترین حالت متناسب با محدوده هندسی تعیین شده برای خود باشد و در واقع تداخلی با سازه­ های مجاور نداشته باشد. دارای فرمی معمول و استاندارد برای سهولت تحلیل های سازه ای مناسب باشد. همچنین محل‌های عبور و یا اتصال برای سازه­ های دیگر با توجه به کاربرد را داشته باشد (مانند سیم‌ها و لوله‌ها).
  2. سازه باید تحمل بارهای استاتیکی  و همچنین عمر مورد نظر را در مقابل بارهای خستگی داشته باشد. علاوه بر این هر جزء سازه در صورت تخریب‌های اولیه نیز باید قابلیت تحمل بارها را داشته باشد و موجب تخریب قسمت‌های دیگر سازه نشود (اگر سازه دچار تخریب شود بار به سازه‌های مجاور منتقل می‌شود که این نباید موجب تخریب دیگر قسمت‌ها شود).
  3. بسیاری از سازه‌ها در طول عمر خود با بخار آب، آب و دیگر سیالات مانند سوخت در تماس هستند که باید مواد و هندسه سازه به گونه ای طراحی شود که خوردگی و کاهش استحکام آن به مقدار کمینه خود برسد.
  4. سازه هواپیما در تغییرات بسیار بالایی از دمای محیط قرار می‌گیرد که ممکن است به دلیل تغییرات دمای محیط یا تغییرات دمای سازه‌های مختلف (مانند موتور) باشد. در نتیجه سازه‌ها باید ضریب انبساط پایینی داشته باشند تا تغییر طول‌های ناشی از دما آسیبی به کارایی سازه وارد نکند و باعثث تخریب زودرس نشود.
  5. سازه‌های هوایی در فضایی ارتعاشی با فرکانس‌های متفاوت (مانند ارتعاشات مووتور و یا فرکانس‌های باد)قرار می‌گیرد. در نتیجه فرکانس‌های طبیعی مودهای اصلی سازه مانند مود های اولیه خمشی و پیجشی باید با فرکانش های تحمیلی فاصله قابل توجهی داشته باشد.

با توجه به کاربردهای سازه بعضی یا همه موارد فوق باید در نظر گرفته شود.

  • ویژگی‌های مورد نظر در طراحی هوایی

مسئله زمانی پیچیده می‌شود که سازه علاوه بر رعایت الزامات فوق باید ویژگی‌های خاصی نیز داشته باشد. مانند:

۱-کمترین وزن ممکن ۲-هزینه کم ۳- نیاز به تعمیر کم ۴- قابلیت تعویض آسان

  1. کمینه کردن وزن موجب افزایش قابلیت‌های جابجایی بار می‌شود و همچنین موجب کاهش اندازه اجزا مانند موتور و بال می‌شود و مهم‌ترین اثر آن کاهش مصرف سوخت است.
  2. کمینه کردن هزینه می‌توان بدین صورت باشد:

الف) هزنه های تکراری تولید ب) هزینه‌های غیر تکراری (تحقیقات و مجوزها) ج)هزینه‌های مالکیت د)هزینه‌های عملیاتی

  1. هزینه‌های تعمیر هواپیما در طول خدمت بسیار زیاد است در نتیجه طراحی سازه باید به گونه ای انجام شود که این هزینه را کمینه کند.
  2. این قسمت به صورتی مرتبط با هزینه کم و تعمیرات است. با توجه به سازه‌های مجاور باید طراحی به گونه انجام شود که قطعات قابلیت تعویض با کمترین هزینه و زمان را داشته باشند.
  3. با توجه به موارد فوق می‌توان یک گراف را برای طراحی در نظر گرفت و با توجه به آن و حلقه‌های تکرار مناسب طراحی بهینه را انجام داد:

1

  • الگوریتم طراحی هوایی

مراحل طراحی به صورت خلاصه در شکل فوق نشان داده شده است. در ابتدا با توجه به بارهای اعمالی و ملزومات محلی و با توجه به مواد در دسترس طراحی اولیه انجام می‌شود. با استفاده از تحلیل‌های ساده و نتایج تجربی برای اجزای مشابه در گذشته (در صورت وجود) یک هندسه اولیه شکل می­گیرد که تبدیل به پیکره بندی سازه می‌شود. پیکره بندی سازه در واقع ترکیب هندسه، مواد و روند ساخت سازه است.

در این نقطه عموماً سازه ملزومات را به صورت کامل یا با کمی نقصان ارضا می‌کند. در این حالت حلقه‌ی بسته ای تکرار می‌شود که شامل تحلیل‌های دقیق‌تر سازه و کمینه کردن وزن با این شرط که سازه تحمل بار اعمالی را داشته باشد. در عین حال قابلیت ساخت و تولید سازه نیز مورد بررسی قرار می‌گیرد و تست‌ها نیز برای تایید و یا عیب یابی طراحی انجام می­شود.

اگر سازه ملزومات لازم را رعایت کرده باشد، ویژگی‌های مورد نظر مشتری یا طراح بررسی می­شود که در صورت عدم ارضا بازهم پیکره بندی دستخوش تغییر و بهینه سازی می‌شود تا به طور کامل اهداف مورد نظر را ارضا کند...

منبع :asec.ir

 


تصاویر

Image result for aircraft

 Aerospace

Astronomy

اخبار

 

اخبار