교량의 플러터 발생풍속을 예측할 경우에는 주로 주형의 2차원 단면실험을 통하여 추정하고, 전체교량의 3차원 모형실험을 통하여 확인하게 된다. 주형단면의 2차원 단면모형 실험에서는 교량거더의 수직방향과 비틀림 방향의 2자유도계로 간략화하여 구조물의 거동을 살펴보게 된다. 전산풍공학적 방법에 의하여 구조물의 공기력을 산정하는 방법은 기존에 주로 사용되던 풍동실험을 대치하는 방법으로 개발되고 있으며, 교량의 플리터 발생풍속 예측을 위한 산정기법 역시 다양하다. 본 논문에서는 유사한 형상비를 가지는 $\pi$형 단면 거더의 플러터 발생풍속을 비교하였으며, 교량단면의 2차원 단면실험을 통하여 그 결과값을 비교, 검토하였다.
A new method identifies coupled fluid-structure system with a reduced set of state variables is presented. Assuming that the structural model is known a priori either from an analysis or a test and using linear transformations between structural and aeroelastic states, it is possible to deduce aerodynamic information from sampled time histories of the aeroelastic system. More specifically given a finite set of structural modes the method extracts generalized aerodynamic force matrix corresponding to these mode shapes. Once the aerodynamic forces are known, an aeroelastic reduced-order model can be constructed in discrete-time, state-space format by coupling the structural model and the aerodynamic system. The resulting reduced-order model is suitable for constant Mach, varying density analysis.
Aircraft flutter analysis model consists of dynamic FE model and aerodynamic model. Dynamic FE model is composed of stiffness and mass model, and is used for the prediction of normal mode characteristics of the structure. Since aircraft flutter analysis is normally performed in the modal domain, dynamic FE model shall be constructed to describe the modal characteristics of the structure with sufficient accuracy. In this study, dynamic FE modeling method was described using full airframe FE model and structural and system weight data for aircraft flutter analysis. In addition, full airframe dynamic FE model for composite small aircraft was constituted for normal mode and flutter analysis, and the mass modeling results were compared with the target weight data to validate the mass modeling method proposed. Finally, full airframe flutter analysis of composite small aircraft was performed with the dynamic FE model and the aerodynamic model composed.
In the past much effort has been made to utilize advanced computational fluid dynamic (CFD) programs for aeroelastic simulations and analysis. However, it is limited in the field of unsteady aeroelasticity due to enormous size of computer memory and unreasonably long CPU time. Recently, AAEMS(Aerodynamics is Aeroelasticity minus Structure) was developed for linear time-invariant, coupled fluid-structure systems. In this paper, to demonstrate further the efficiency and accuracy of the new model reduction method, we successfully examine AGARD 445.6 wing modeled by FLUENT CFD, FSIPRO3D and NASTRAN FEM(Finite Element Method) programs. Using the ROM(Reduced Order Modeling) one can predict flutter boundary as a function of the dynamic pressure.
The airframe ground vibration tests were conducted on the KC-100 aircraft according to the regulation requirement, KAS 23.629(a)(2) and the modal characteristics for the target modes were measured. To make FE model tuning, a design sensitivity approach with engineering judgment was implemented using MSC/Nastran and Attune, a genetic algorithm based parameter optimization software. Based on the comparison between initial prediction and test results, design variables such as beam cross-sectional properties and spring stiffnesses were devised. As the results, the correlation of the FE model to the GVT results was made appropriately, meeting the goal of matching the target frequencies within 5%.
Recently, development of electric powered UAV for high altitude and long endurance mission has been conducted worldwide. Long endurance requirement necessitates high lift over drag (L/D) aerodynamic characteristics and lightweight structures, leading to highly flexible wings with high aspect ratio. These highly flexible wings increase the danger of catastrophic aircraft failure due to flutter, which is a dynamic aeroelastic instability occurring from the interaction of aerodynamic, inertial, and elastic forces acting on the aircraft flying through the air. In this paper, flexible wing for electric powered UAV whose skin is fabricated using mylar film for lightweight design is briefly explained. In addition, flutter analysis procedures and results for the flexible wing in order to substantiate the aeroelastic stability requirements are presented.
본 연구는 종동력을 받는 탄성기초위에 놓여 있는 보에 있어서 중간 지지가 보의 안정성에 미치는 영향에 대하여 논하고 있다. 해석에 있어서, 종등력을 받는 탄성기초위에 놓여 있는 보의 안정성과 동적응답은 유한요소법을 이용하였다. 또, 동적 응답에 대한 진동의 감쇠를 관찰하기 위하여 모드 중첩법이 사용되었다. 해석 결과, 종동력을 받는 탄성기초위에 놓여 있는 보는 중간 지지의 위치에 따라 플러터 타입과 다이버젼스 타입에 의해 안정성을 잃게 된다.
본 연구에서는 저가형 PC-클러스터 환경에서 운영 가능한 고속 병렬처리 기법을 활용하여 전기체 항공기 및 발사체 형상을 고려할 수 있는 천음속/초음속 비선형 플러터 해석시스템을 개발하였다. 이는 이론적으로 진보된 수치해석 기법인 전산구조동역학(CSD), 유한요소법(FEM) 및 전산유체역학(CFD) 기법을 동시에 연계하고 있으며, 각종 비행체의 공탄성안정성 설계 과정에서 공학적으로 매우 정밀한 데이터 제공이 가능하다. 개발된 공탄성 해석시스템의 뛰어난 응용성을 보이기 위해 국내에서 개발 중인 초음속 항공기의 전기체 형상에 대해 천음속/초음속 비선형 공탄성 해석을 수행하였다.
항공기의 안전성 확보 및 투하되는 탄의 정확도 증대를 위한 새로운 개념의 활공비행체 개발이 많은 기업에서 진행 중에 있다. 항공기의 장착 공간 및 활공거리 증대를 고려하여 세장비가 큰 전개되는 날개를 채택하는 것이 일반적이다. 큰 세장비의 날개 구조물은 상대적으로 낮은 강성에 의하여 과도한 탄성변형 뿐 아니라 플러터 발생의 가능성이 높아지게 된다. 본 연구는 큰 세장비 날개에 대하여 유체-공력 연계기법을 이용, 구조변형에 의한 공력특성의 변화 및 플러터 발생가능성에 대하여 검토하였다. 공기력 계산을 위하여 FLUENT 코드가 구조 동특성 해석을 위하여 ABAQUS 상용코드가 사용되었으며, 국부지지 방사기저함수로 구성된 Code-bridge를 이용한 입력 자료의 보간 및 사상을 수행하였다. 해석 결과 고려된 활공 조건에서 구조 변형에 의한 공력 특성의 변화가 발생하는 것이 관측되었으며, 이에 의한 진동도 계속적으로 발생되는 것으로 표현되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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