تحلیل اثر حضور الگوها و اندازه های آسیب ها بر پاسخ مکانیکی اسپار کامپوزیتی بال هواپیماهای سبک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی‌مالک‌اشتر، تهران، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه های هوایی مهندسی هوافضا، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

مهم‌ترین عاملی که سلامت یک سازه را با خطر مواجه می‌کند، وجود عیوبی است که به دلایل مختلف در آن سازه وجود داشته یا پدیدار می‌شوند. بنابراین، ضروری است شناختی کافی از اثر حضور انواع آن آسیب‌ها بر پاسخ مکانیکی سازه وجود داشته‌باشد. در مقاله حاضر، به بررسی اثر حضور و ویژگی‌های آسیب در یکی از حساس‌ترین اجزاء یک سازه هوایی یعنی اسپار کامپوزیتی بال هواپیما از منظر محاسبه تغییرات پاسخ مکانیکی آن در نقاط معیار پرداخته‌شده-است. با شناسایی اثرات، الگوریتم پیاده‌سازی سیستم پایش سلامت سازه قابل شناسایی خواهدبود. از روش قدرتمند المان محدود در تعیین نتایج با دقت مناسب در تغییرات رفتار مکانیکی بهره گرفته شده‌است. محاسبه و رصد تغییرات خواص مکانیکی جامع اسپار در قالب مدل‌های متعدد، به‌عنوان مبنای فرآیند پایش سلامت اسپار کامپوزیتی تعریف گردیده‌است. ارزیابی نتایج، نشان می‌دهد تغییر رفتار مکانیکی اسپار کامپوزیتی در بارهای اعمالی مختلف، ارتباط مستقیم با محل ایجاد آسیب، نحوه رشد و اندازه‌ی آسیب دارد و موقعیت‌ مکانی آسیب با تأثیر بیشتر و مهم‌تری نسبت به اندازه آسیب بر تغییرات رفتار مکانیکی اسپار کامپوزیتی همراه است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] The official website of National Aeronautics and Administration of the United States of America, Available from: www.nasa.gov.
[2] Roesner H. and Speckmann H., Structural Health Monitoring: A contribution to the intelligent Aircraft Structure, 9th European Conference on NDT, Berlin, Germany,  ECNDT 2006, September 2006.
]3[ پورعبدالله قهفرخی و.، حاجی ابوطالبی ف.، بهشتی ح. و ربیعیان نجف آبادی ح.، مقایسه سه معیار شکست مواد مرکب با استفاده از آزمون بارگذاری بال هواپیما، مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 48، ش. 2، ص. 55-64.، 1397.
]4[ تبریزیان ز.، حسینعلی بیگی م. و امیری غ.، تشخیص آسیب در سازه­های فلزی با استفاده از اطلاعات خیز استاتیکی و الگوریتم ژنتیک، مجله مدل­سازی در مهندسی، د. 13، ش. 41، ص. 147-158، 1394.
]5[ مهرداد شکریه م. و زین الدینی ا.، مدل‌سازی چقرمگی شکست تورق مود ترکیبیI و II در نمونه یکسرگیردار دو لبه نامتقارن کامپوزیت‌های لایه‌ای، مجله مدل­سازی در مهندسی، د. 13، ش. 41، ص. 1-11، 1394.
[6] Diamanti K. and SoutisC.,(2010), Structural health monitoring techniques for aircraft composite structures, Progress in Aerospace Sciences, Vol. 46, No.8, pp. 342-352, 2010.
[7] Bao X. and Chen L., Recent Progress in Distributed Fiber Optic Sensors. Sensors, Journal of Sensors, Vol. 12, No.7, pp.10-86, 2012.
[8] Giurgiutiu V., Vibration Fundamentals in Structural Health Monitoring with Piezoelectric Wafer Active Sensors, Chater 3(Second Edition), Academic Press: Oxford. pp.51-143, 2014.
[9] Giurgiutiu V., Piezoelectric Wafer Active Sensors – PWAS Transducers, in Structural Health Monitoring with Piezoelectric Wafer Active Sensors, Chapter 7(Second Edition, Academic Press: Oxford. pp. 357-39, 2014.
[10] Yazdani M., Rahimi H., Afaghi khatibi A. and Hamzeh S., An experimental investigationinto the buckling of GFRP stiffened shells under axial loading, Scintific Research and Essay, Academic Journals, Vol. 4, No. 9, pp.914-920, 2009.
[11] Aslan, Z. and Şahin M., Buckling behavior and compressive failure of composite laminates containing multiple large delaminations. Composite Structures, Vol. 89, No.3, pp.382-390, 2009.
[12] Giurgiutiu V., Fundamentals of Aerospace Composite Materials, in Structural Health Monitoring of Aerospace Composites, Chapter 2, Academic Press: Oxford. pp. 25-65, 2016.
[13] Cvitkovich M.K., Krueger R., O’Brien T.K. and Minguet P.J., Debonding in Composite Skin/Stringer Configurations Under Multi-Axial Loading. Proceedings of the 13th Annual Technical conference on Composite Materials, Baltimore, Maryland, September 21-23, 1998.
[14] Riccio A., A numerical procedure for the simulation of skin–stringer debonding growth in stiffened composite panels, Aerospace Science and Technology, Vol. 39: pp. 307-314, 2014.
[15]Wagner W. and Balzani C., Simulation of delamination in stringer stiffened fiber-reinforced composite shells. Computers & Structures, Vol. 86, No.9, pp. 930-939, 2008.
[16] Yazdani M., Analysis of effective parameters on the buckling of grid stiffened composite shells based on first order shear deformation theory, Modares Mechanical Engineering, Vol. 13, No.10 , 2013.
[17] Barthes C., Rebillat M., Mosalam K. and Mechbal N., On-board Decision Making Platform for Structural Health Monitoring. International Workshop on Structural Health Monitoring, Palo Alto, United States. Structural Health Monitoring  pp.1-8, Sep 2017.
[18] Nazih Mechbal N., Rebillat M.,. Damage indexes comparison for the structural health monitoring of a stiffened composite plate. A. Güemes, A. Benjeddou J. Rodellar and Jinsong Leng. 8th ECCOMAS Thematic Conference on Smart Structures and Materials (SMART 2017), Jun 2017, Madrid, Spain. 8th Conference on Smart Structures and Materials SMART 2017, pp.436-444,2017..
[19]Yajie S., Feihong G., Sai J. and Lihua W., Composite Plate Phased Array Structural Health Monitoring Signal Reconstruction Based on Orthogonal Matching Pursuit Algorithm, Journal of Sensors, Article ID 3157329, 7 pages, https://doi.org/10.1155/2017/3157329, 2017.
[20] Shah H., Balasubramaniam K. and Rajagopal P., In-situ process- and online structural health-monitoring of composites using embedded acoustic waveguide sensors, Journal of Physics Communications, Vol.1, No.5, 2017.
[21] Masango T.P., Philander O. and Msomi V., The Continuous Monitoring of the Health of Composite Structure, Journal of Engineering, (Article ID 8260298, https://doi.org/10.1155/2018/8260298), 2018.
[22] Loh C.H., Wen H., Tu Y.C., Lin J.H. and Kuo T.J., Vibration-based damage assessment of structures using signal decomposition and two-dimensaional visualization techniques, Journal of Structural Health Monitoring, Vol. 18, No.4, pp.: 991-1009, 2019.
[23] Giagopoulos D., Arailopoulos A., Dertimis V., Papadimitrious C., Chatzi B. and Grompanopoulos  K., Fatigue damage estimation using vibration measurments and finite element model updating, Journal of Structural Health Monitoring, Vol. 18, No.4, pp.: 1189-1206, 2019.