Ανάπτυξη γεωμετρικά ακριβούς μοντέλου δοκού και εφαρμογή του στην αεροελαστική ανάλυση πτερύγας

Γεωργάκης, Ιωάννης; Georgakis, Ioannis

dc.contributor.author	Γεωργάκης, Ιωάννης
dc.contributor.author	Georgakis, Ioannis
dc.date.accessioned	2024-03-06T08:40:14Z
dc.date.available	2024-03-06T08:40:14Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/58971
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.26667
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/gr/	*
dc.subject	Γεωμετρικά ακριβές μοντέλο δοκού	el
dc.subject	Geometrically exact beam model	en
dc.subject	Αεροελαστικό υπολογιστικό εργαλείο	el
dc.subject	Aeroelastic computational tool	en
dc.subject	Galerkin approach	en
dc.subject	Intrinsic equations	en
dc.subject	Nonlinear Dynamics	en
dc.subject	Μη γραμμικότητα γεωμετρίας	el
dc.subject	Μεγάλες ελαστικές μετακινήσεις	el
dc.title	Ανάπτυξη γεωμετρικά ακριβούς μοντέλου δοκού και εφαρμογή του στην αεροελαστική ανάλυση πτερύγας	el
dc.title	Development of a geometrically exact beam model and application to the aeroelastic analysis of a wing	en
dc.contributor.department	Εργαστήριο Αεροδυναμικής	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Aeroelastic simulation	en
heal.classification	Υπολογιστική μηχανική	el
heal.classification	Computational mechanics	en
heal.classification	Αεροελαστική Προσομοίωση	el
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-09-29
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία αναπτύσσεται και πιστοποιείται για πρώτη φορά, ένα υπολογιστικό εργαλείο για την ανάλυση δοκών, που επιλύει τις γεωμετρικά ακριβε- ίς, μη γραμμικές εξισώσεις που διέπουν τη δυναμική μη ομογενούς ανισότροπης δοκού, ευθύγραμμης ή με καμπυλότητα (GEEH). Οι εξισώσεις αυτές περιλαμβάνουν μόνο τα γενικευμένα διανύσματα της παραμόρφωσης, της καμπυλότητας, της γραμμικής και γωνιακής ταχύτητας, ενώ τα διανύσματα της μετατόπισης και των στροφών δεν εμφανίζονται ρητά όπως συνηθίζεται. Για αυτόν τον λόγο, χρησιμοποιείται διαδικασία μεταεπεξεργασίας για την μετατροπή των βαθμών ελευθερίας σε διανύσματα μετατόπισης και στροφής. Για την επίλυση των GEEH, χρησιμοποιείται μεταβλητής τάξης πεπερασμένο στοιχείο, που ενσωματώνει τους γενικευμένους βαθμούς ελευθερίας της ενεργειακά συνεπούς, προσέγγισης Galerkin και την χωρική διακριτοποίηση της Μεθόδου των Πεπερασμένων Στοιχείων (FEM). Με την χρήση αυτού του πεπερασμένου στοιχείου, δίνεται δυνατότητα μεταβολής της τάξης των πολυωνύμων με τα οποία προσεγγίζεται η λύση και μεταβολή της χωρικής διακριτοποίησης. ́Ετσι, παρέχεται ευελιξία μεταξύ της υπολογιστικής περιπλοκότητας και της ακρίβειας των αποτελεσμάτων. Οι προβλέψεις των φορτίων και των μετατοπίσεων από το γεωμετρικά ακριβές μοντέλο, για στατικά και δυναμικά προβλήματα, συγκρίνονται, είτε με εκείνες του γραμμικού μοντέλου Timoshenko, στο οποίο υιοθετείται η προσέγγιση των πολλαπλών σωμάτων (MBA), είτε με εκείνες του γεωμετρικά ακριβούς μοντέλου (GEM) των Simo και Reissner (SR). Η σχεδόν τέλεια συμφωνία των λύσεων, που είναι ανεξάρτητες από το πλέγμα, μεταξύ των παραπάνω τριών μοντέλων, σε χαρακτηριστικά προβλήματα μεγάλων παραμορφώσεων, αποδεικνύει τόσο την σωστή ανάπτυξη του υπολογιστικού εργαλείου, όσο και την εγκυρότητα των μεθόδων. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν τα πρώτα βήματα για την σύζευξη του παραπάνω ελαστοδυναμικού κώδικα και ενός προϋπάρχοντος αεροδυναμικού εργαλείου (αναπτυγμένου από το εργαστήριο Αεροδυναμικής), στο πλαίσιο ανάπτυξης ενός αεροελαστικού εργαλείου.	el
heal.abstract	In this thesis, a computational tool for the analysis of beam structures is developed and validated for the first time. This tool solves the geometrically exact, nonlinear equations governing the dynamics of a nonuniform, initially curved and twisted anisotropic beam (GEEH). These equations involve only the generalized vectors of strain, curvature, linear and angular velocity, while the displacement and rotation vectors do not appear explicitly, as is common. For this reason, a post-processing procedure is used to convert the degrees of freedom into displacement and rotation vectors. To solve the GEEH, a variable order finite element is employed, which incorporates the energy consistent Galerkin approach and spatial discretization of the Finite Element Method (FEM). This finite element, allows for flexibility in adjusting the polynomial order used for approximation of the solution and the spatial discretization, balancing computational complexity with result accuracy. Predictions of loads and deflection from the geometrically exact model (GEEH), for both static and dynamic problems, are compared against those of the linear Timoshenko beam model, which adopts the Multi-Body approach (MBA), and the Simo and Reissner geometrically exact beam model (SR). The nearly perfect agreement of grid-independent solutions among the three models in benchmark cases with large deformations, demonstrates the correct development of the computational tool and the validity of the methods. Furthermore, the first steps were taken to couple the above-mentioned elastodynamics code with an existing aerodynamic tool (developed by the Aerodynamics Laboratory) for the development of an aeroelastic tool.	en
heal.advisorName	Riziotis, Vasilis
heal.advisorName	Ριζιώτης, Βασίλειος
heal.committeeMemberName	Γιαννάκογλου, Κυριάκος
heal.committeeMemberName	Giannakoglou, Kyriakos
heal.committeeMemberName	Voutsinas, Spyros
heal.committeeMemberName	Βουτσινάς, Σπυρίδων
heal.academicPublisher	Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	105
heal.fullTextAvailability	false