Uçak Kanadı Tasarımı, Analizi ve Yapı Elemanlarının Topoloji Optimizasyonu
Öz
Havacılık ve uzay endüstrisinde yapısal bir parçanın üretiminde tasarım, yük, analiz süreçlerinin eş zamanlı olarak yürütülmesi gerekmektedir. Konsept tasarım sürecinde en önemli unsur parçanın en hafif şekilde görevini yerine getirebilmesidir. Bu çalışmada uçak kanat tasarımı Catia yazılımı kullanılarak yapılmıştır, alüminyum 7050 ve HexplyAS4/8552 kompozit malzemeleri için analizler gerçekleştirilmiştir. Sonlu Elemanlar Yöntemi yaklaşımı kullanılarak Hypermesh yazılımı yardımıyla Topoloji Optimizasyonu gerçekleştirilmiştir; birçok iterasyon uygulanarak tasarımda hafifletme çalışmaları için geometrik değişikliklere karar verilmiştir. Optimizasyon sonucunda ortaya çıkan kanat geometrisi yapısal olarak analiz edilip mukavemet kontrolü yapılmıştır. Geometrinin bütünlüğünü sağlayan bağlantı elemanlarının statik hesaplamaları da gerçekleştirilmiştir. İncelenen malzemeler için müsaade edilebilir tasarım değerlerine uygun sonuçlar elde edilmiştir. HexplyAS4/8552 kompozit malzeme hafiflik açısından ön plana çıksa da kullanılabilirlik ve üretime uygunluk açısından alüminyum 7050 malzemesi seçilmiştir.
Anahtar Kelimeler
Sonlu elemanlar yöntemi, Tasarım, Topoloji optimizasyonu, Uçak kanadı, Yapısal analiz
Kaynakça
- Abbas, Y., Elsonni, T., Abdulmajid, A.A., Khalafallh, A., & Alnazır, M. (2021). Structural analysis of a transport aircraft wing. Incas Bulletin, 13(1), 3-9. doi:10.13111/2066-8201.2021.13.1.1
- Aftab, S. G., Sirajuddin, Sreedhara, B., Ganesh, E., Babu, N. R., & Aithal, S. K. (2022). Finite element analysis of a passenger aircraft landing gear for structural and fatigue safety. Materials Today: Proceedings, 54 (2), 152-158. doi:10.1016/j.matpr.2021.08.199
- Beer, F. P., Johnston, E. R., DeWolf, J. T., & Mazurek, D. F. (2012). Mechanics of Materials. NY, USA: MacGraw Hill.
- Bruhn, E. (1973). Analysis and Design of Flight Vehicles Structures. Tri-State Offset Company.
- Budynas, R., & Nisbett, J. (2008). Shigley's Mechanical Engineering Design. NY, USA: MacGraw Hill.
- Crews, J. H., & Naik, R. A. (1987). Bearing-Bypass Loading on Bolted Composite Joints. NASA Technical Memorandum 89153, NASA-TM-89.
- FAA Part 23. (2023). PART 23 – Airworthiness Standards: Normal, Utilitiy, Acrobatic and Commuter Category Airplanes. Federal Aviation Administration.
- Kassapoglou, C. (2010). Design and Analysis of Composite Structures With Applications to Aerospace Structures. John Wiley & Sons. doi:10.1002/9781118536933
- Kaw, A. (2005). Mechanics of Composite Materials. CRC Press.
- Liu, H., Zhou, D., Shen, B., & Ding, Y. (2021). Lightweight design of solar uav wing structures based on sandwich equivalent theory. International Journal of Aerospace Engineering, 2021, 1-12. doi:10.1155/2021/6752410