30166

شبيه‌سازي و تحليل رفتار جذب ضربه ارابه فرود كامپوزيتي مسلح به آلياژهاي حافظه‌دار

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا- سازه‌هاي هوايي

1399

1402/6/31

بيژن محمدي سنگجوئي

مهندسي مكانيك

ارابه فرود به عنوان عضوي جدانشدني در هر وسيله نقليه هوايي مورد شناخت همگان است. خصوصيات منحصر به فرد مواد مركب يا كامپوزيت‌ها از جمله نسبت استحكام به وزن بالا و امكان ايجاد خواص دلخواه در جهات گوناگون به منظور تطابق با شرايط كاركرد سازه، كامپوزيت را به عنوان يكي از پركاربردترين مواد در صنايع هوايي قرار داده است. تقويت سازه‌هاي كامپوزيتي با مواد هوشمند كه سبب پوشش ضعف‌هايي مانند مقاومت نسبي كم اين دسته از مواد در برابر ضربه و عيوب احتمالي حاصله مي‌شود، يكي از موضوعات به روز مورد مطالعه محققان با بررسي ديدگاه‌هاي تجربي، تحليلي و عددي مي‌باشد. در پژوهش حاضر، اثر افزودن آلياژ حافظه‌دار بر رفتار جذب ضربه ارابه فرود چندلايه‌اي كامپوزيتي شيشه/اپوكسي حين نشست به كمك نرم‌افزار المان محدود شبيه‌سازي شده است. با توجه به شرايط مسئله و خواص حافظه‌داري اين دسته از مواد، از آلياژ حافظه‌داري كه در دماي عملكرد سازه رفتار كاملا سوپرالاستيك داشته باشد در قالب فيلم نازك با ضخامت 1/0 ميلي‌متر و كسر حجمي 65/1 درصد در بستر كامپوزيت استفاده شده است. پس از تكميل تحليل عددي و استخراج نتايج، ميزان انرژي جذب شده يا عملكرد مجموعه ارابه فرود، مقدار بيشينه جابه‌جايي مجاز عمودي، انديس شكست در بحراني‌ترين لايه‌ها، مدت زمان برخورد و تغييرات شتاب مركز ثقل پرنده در سازه كامپوزيتي و كامپوزيتي هيبريدي در برابر ضربه گزارش شده است. نتايج ارائه شده ضمن اعتباربخشي به دو حل استاتيكي و ديناميكي مسئله، حاكي از افزايش 2/4 تا 2/7 درصدي عملكرد ارابه فرود كامپوزيتي مسلح به آلياژ حافظه‌دار در بار اثباتي نسبت به نوع تماما كامپوزيتي آن مي‌باشد. ساير مزاياي استفاده از فيلم آلياژ حافظه‌دار جايگزين شده در خارجي‌ترين لايه كامپوزيتي ارابه فرود نيز بررسي گرديد.

1402/09/18

Simulation and Analysis of Energy Absorption Behavior of a Composite Landing Gear with Shape Memory Alloys

9/21/2024 12:00:00 AM

Landing gear is known to everyone as an integral part of any air vehicle. The unique properties of composite materials, including high strength-to-weight ratio and the possibility of creating desired properties in various directions in order to match the operating conditions of the structure, have made composites one of the most widely used materials in the aerospace industry. Reinforcement of composite structures with smart materials, which covers weaknesses such as the relatively low resistance of this category of materials against impact and possible damage, is one of the up-to-date topics studied by researchers by examining experimental, analytical and numerical perspectives. In the present research, the effect of adding memory alloy on the impact absorption behavior of glass/epoxy composite landing gear during landing has been simulated with the help of finite element software. According to the problem conditions and the memory properties of this class of materials, a shape memory alloy that has completely superelastic behavior at the operating temperature of the structure has been embedded in the form of a thin film with a thickness of 0.1 mm and a volume fraction of 1.65% in the composite shell. After completing the numerical analysis and extracting the results, the amount of absorbed energy or landing gear shock absorbing efficiency, maximum allowed vertical displacement, failure index in the most critical layers, duration of impact and changes in the acceleration of the center of gravity aircraft of the composite and hybrid composite structure against the impact, have reported. The presented results, while comparing two static and dynamic solutions of the problem, indicate a 4.2 to 7.2 percent increase in the performance of the composite landing gear armed with memory alloy at the proof load compared to its composite type. Other advantages of using thin film shape memory alloy in the exterior composite layer of the landing gear are also investigated.

ارابه فرود هواپيما , ماده مركب يا كامپوزيت , آلياژ حافظه‌دار , ضربه سرعت پايين , چندلايه كامپوزيت شيشه/اپوكسي , فيلم نازك نيتينول , سازه كامپوزيتي هيبريدي

shape memory alloy , solid strut , leaf spring , hybrid composite structure , nitinol thin film , glass/epoxy composite laminate , low velocity impact

Shirin Ebadi

Dr. Bizhan Mohammadi