This work proposes a theoretical and numerical study on the behavior of a tapered shaft rotor made of composite materials by the classical version h and the version p of the finite element method. Hierarchical form functions are used to define the model. The purpose of this paper is to determine the expressions of the kinetic and potential energies of the tree necessary for the results of the equations of motion. A comparison between the version h and the p version of the finite element method of the functions of polynomial and trigonometric hierarchical forms with six degrees of freedom per node, of a composite tapered and cylindrical shaft which rotates at a constant speed about its axis. It is found that when the number of functions of form (the version p) is increased, the solution converges. It is also observed that the conicity of the shaft increases the rigidity with respect to a uniform shaft having the same mechanical properties. The numerical simulation allowed us to determine the natural frequencies and the critical speeds of the composite shaft systems are compared with those available in the literature and the effectiveness of the methods used are discussed.
Del Broccolo, S.;Ouisse, M.;Foltete, E.;Scarpa, F.
Advances in aircraft and spacecraft science
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제6권6호
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pp.479-495
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2019
Periodic cellular core structures included in sandwich panels possess good stiffness while saving weight and only lately their potential to act as passive vibration filters is increasingly being studied. Classical homogeneous honeycombs show poor vibracoustic performance and only by varying certain geometrical features, a shift and/or variation in bandgap frequency range occurs. This work aims to investigate the vibration filtering properties of the AUXHEX "hybrid" core, which is a cellular structure containing cells of different shapes. Numerical simulations are carried out using two different approaches. The first technique used is the harmonic analysis with commercially available software, and the second one, which has been proved to be computationally more efficient, consists in the Wave Finite Element Method (WFEM), which still makes use of finite elements (FEM) packages, but instead of working with large models, it exploits the periodicity of the structure by analysing only the unit cell, thanks to the Floquet-Bloch theorem. Both techniques allow to produce graphs such as frequency response plots (FRF's) and dispersion curves, which are powerful tools used to identify the spectral bandgap signature of the considered structure. The hybrid cellular core pattern AUXHEX is analysed and results are discussed, focusing the investigation on the possible spectral bandgap signature heritage that a hybrid core experiences from their "parents" homogeneous cell cores.
In this research, the dynamic stability and nonlinear vibration behavior of a smart rotating sandwich cylindrical shell is studied. The core of the structure is a functionally graded material (FGM) which is integrated by functionally graded piezoelectric material (FGPM) layers subjected to electric field. The piezoelectric layers at the inner and outer surfaces used as actuator and sensor, respectively. By applying the energy method and Hamilton's principle, the governing equations of sandwich cylindrical shell derived based on first-order shear deformation theory (FSDT). The Galerkin method is used to discriminate the motion equations and the equations are converted to the form of the ordinary differential equations in terms of time. The perturbation method is employed to find the relation between nonlinear frequency and the amplitude of vibration. The main objective of this research is to determine the nonlinear frequencies and nonlinear vibration control by using sensor and actuator layers. The effects of geometrical parameters, power law index of core, sensor and actuator layers, angular velocity and scale transformation parameter on nonlinear frequency-amplitude response diagram and dynamic stability of sandwich cylindrical shell are investigated. The results of this research can be used to design and vibration control of rotating systems in various industries such as aircraft, biomechanics and automobile manufacturing.
In this paper, the buckling of micro sandwich hollow circular plate is investigated with the consideration of the porous core and piezoelectric layer reinforced by functionally graded (FG)carbon nano-tube. For modeling the displacement field of sandwich hollow circular plate, the high-order shear deformation theory (HSDT) of plate and modified couple stress theory (MCST) are used. The governing differential equations of the system can be derived using the principle of minimum potential energy and Maxwell's equation that for solving these equations, the Ritz method is employed. The results of this research indicate the influence of various parameters such as porous coefficients, small length scale parameter, distribution of carbon nano-tube in piezoelectric layers and temperature on critical buckling load. The purpose of this research is to show the effect of physical parameters on the critical buckling load of micro sandwich plate and then optimize these parameters to design structures with the best efficiency. The results of this research can be used for optimization of micro-structures and manufacturing different structure in aircraft and aerospace.
군용 항공기의 개발과정 중 전투 생존성 분석은 반드시 거쳐야 할 필수 과정이다. 군용 항공기의 전투 생존성 분석을 위한 방법은 M&S 기법 적용이 일반적이며 필요시 최종단계에서 Live Fire Test를 거친다. 본 연구에서는 비용대비 효과도를 고려하여 M&S기법을 통해 개념설계단계에서 신속하게 정성적으로 전투 생존성을 분석할 수 있는 연구를 수행하였다. 본 연구를 위하여 필수사건 및 필수요소 분석기법, 몬테카를로 시뮬레이션 등 확률, 통계기법들을 이용한 '확률변수 가중치 환산법' 알고리즘을 고안하여 제시하였다.
Recently, plastic materials have become more diversified, and the development of materials with excellent mechanical properties and plasticity has enabled wider application, miniaturization, and refinement of injection molded products. As a result, the utilization of these products in household goods, electronics, automotive parts, and aircraft parts is increasing in almost all industries. Injection molded parts are often used externally on finished commercial products. This means that the injection mold industry is very important to the value of these products. For this reason, the industry is performing research on the precision and efficiency of the injection molding process. In this study, we investigated the applicability of the core in core cooling method to the problem of product deformation due to temperature variation in existing injection mold designs. We also characterized the cooling performance of an injection mold when using this cooling method.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제18권4호
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pp.623-640
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2017
The full nonlinear equations of an unmanned aerial vehicle ground taxiing mathematical dynamic model are built based on a type of unmanned aerial vehicle data in LMS Virtual.Lab Motion. The flexible landing gear model is considered to make the aircraft ground motion more accurate. The electric braking control system is established in MATLAB/Simulink and the experiment of it verifies that the electric braking model with the pressure sensor is fitted well with the actual braking mechanism and it ensures the braking response speediness. The direction rectification control law combining the differential brake and the rudder with 30% anti-skid brake is built to improve the directional stability. Two other rectifying control laws are demonstrated to compare with the designed control law to verify that the designed control is of high directional stability and high braking efficiency. The lateral displacement increases by 445.45% with poor rectification performance under the only rudder rectifying control relative to the designed control law. The braking distance rises by 36m and the braking frequency increases by 85.71% under the control law without anti-skid brake. Different landing conditions are simulated to verify the good robustness of the designed rectifying control.
Benzaama, A.;Mokhtari, M.;Benzaama, H.;Gouasmi, S.;Tamine, T.
Advances in aircraft and spacecraft science
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제5권1호
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pp.129-139
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2018
The composite materials are widely used in aircraft structures. Their relative rigidity/weight gives them an important advantage over the metal structures. The objective of this work is to analyze by the finite element method the mechanical behavior of composite plate type notched with various forms under tensile load. Two basic parameters were taken into consideration. The first, the form of the notch in order to see its effect on the stress and the failure load. The second, we studied the influence of the locale orientation of fiber around the plate's notch. These parameters are studied in order to see their effects on the distribution stress and failure load of the plate. The calculation of the failure load is determined numerically with the numerical code ABAQUS using the XFEM (extended Finite Element Modeling) based on the fracture mechanics. The result shows clearly that it is important to optimize the effect of fiber orientation around the notch.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제8권1호
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pp.140-147
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2007
Whenever the hinge axis of aircraft wing rotates, its stiffness varies. Also, there are nonlinearities in the connection of the actuator and the hinge axis, and it is necessary to inspect the coupled effects between the actuator dynamics and the hinge nonlinearity. Nonlinear aeroelastic characteristics are investigated by using the iterative V-g method. Time domain analyses are also performed by using Karpel's minimum state approximation technique. The doublet hybrid method(DHM) is used to calculate the unsteady aerodynamic forces in subsonic regions. Structural nonlinearity located in the load links of the actuator is assumed to be friction. The friction nonlinearity of an actuator is identified by using the describing function technique. The nonlinear flutter analyses have shown that the flutter characteristics significantly depends on the structural nonlinearity as well as the dynamic stiffness of an actuator. Therefore, the dynamic stiffness of an actuator as well as the nonlinear effect of hinge axis are important factors to determine the flutter stability.
접착제와 리벳으로 접합된 항공기 판재의 접합부는 접합 불량, 크랙, 피로 결함이나 부식등에 의해 손상되고 열화될 수 있으며 이런 결함을 전 영역에 걸쳐서 신속하고도 신뢰성 있게 검사하는 것은 항공기 안전을 위해 매우 중요하다. 본 연구에서는 이를 위해 항공기용 알루미늄 판재의 랩 스플라이스 접합 연결부의 접합 품질을 비접촉 방식으로 수행할 수 있는 초음파 비파괴 평가법을 제안한다. 여기서는 레이저를 이용해 램파를 발생시키고 비접촉식 트랜스듀서 (공기정합 용량형 트랜스듀서)를 이용해 피치-캐치 방식으로 검사한다. 레이저 소스로는 Q-스위치된 Nd:YAG 레이저가 이용되며 배열 형태의 직선 슬릿을 갖는 마스크를 이용해 특정 모드의 램파를 발생시켜 이용하였다. 접합부의 한 쪽에서 발생된 레이저 여기 초음파는 판을 따라 전파하여 접합부를 지나 반대편에서 수신되고 수신된 신호의 특성과 접합부의 품질과의 관련성을 조사하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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