Ανάλυση Δομής Αεροπορικής Κατασκευής με την Μέθοδο των Πεπερασμένων Στοιχείων

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την γραμμική, στατική ανάλυση και ανάλυση κόπωσης μίας ενισχυμένης δομής ελικοπτέρου. Η ενίσχυση της υπό μελέτη δομής, οφείλεται στην εγκατάσταση μίας εξωτερικής συσκευής στην βασική δομή της ατράκτου του ελικοπτέρου.Το μοντέλο της ενισχυτικής δομής σχεδιάστηκε με τη χρήση του λογισμικού CATIA.Στο λογισμικό πακέτο ANSYSWorkbench πραγματοποιήθηκε με τη Μέθοδο των Πεπερασμένων Στοιχείων (FEM), η γραμμική-στατική ανάλυση,χρησιμοποιώντας έναν επαναληπτικό επιλύτη (PreconditionedConjugateGradient -PCG) και μία μέθοδο άμεσης επίλυσης, με τα αποτελέσματα να είναι συγκρίσιμα. Οι τιμές των τάσεων που υπολογίστηκαν από την στατική ανάλυση, χρησιμοποίηθηκαν για τους υπολογισμούς της ανάλυσης κόπωσης στα πλαίσια της stress-life προσέγγισης. Τα αποτελέσματα αποδεικνύουν την καταλληλότητα της ενισχυμένης δομής αναφορικά με την αντοχή σε κόπωσηκαι την διασφάλιση της δομικής ακεραιότητας της κατασκευής.

The present study deals with the linear static and fatigue analysis of a reinforced helicopter structure. The structural reinforcement under study is due to the installation of an external equipment to the original helicopter fuselage structure. A design model of the reiforced structure has been done using CATIA software. Linear static analysis has been performed with the use of Finite Element Method (FEM) and the Preconditioned Conjugate Gradient (PCG) iterative solver, as well direct solver and the results are comparable, using ANSYS Workbench software. The computed static stresses values have been used in fatigue analysis calculations within the framework of stress-life approach and the obtained result shows the useful fatigue life of the reinforced structure.