Sparno nerviūros tyrimas skaitiniais metodais

Abstract

Šiame baigiamajame magistro darbe nagrinėjama lengvojo lėktuvo sparno nerviūra. Baigtinių elementų metodu tiriamas inovatyvaus anglies pluošto medžiagos pritaikymas nerviūros konstrukcijai. Išnagrinėta mokslinė literatūra, aprašyti pagrindiniai skaitiniai metodai, aviacijoje naudojami nerviūrų tipai ir medžiagos. Atlikta pasirinkto lengvojo lėktuvo apžvalga ir baigtinių elementų metodo tinkamumo tyrimas kietojo kūno analizei. Atliktas sparno nerviūrą veikiančių apkrovų tyrimas, naudojant programą XFOIL ir remiantis CS–VLA reglamentu. Pagal gautus nerviūros apkrovos rezultatus sudarytas nerviūros skaičiuojamasis modelis. Atliktas lyginamasis tyrimas pritaikant skirtingas medžiagas nerviūros konstrukcijai. Pritaikant kompozitines stiklo ir anglies pluošto medžiagas nerviūros konstrukcijai, atliekama optimizavimo analizė, keičiant nerviūros konstrukcijos strypelio skerspjūvio parametrus. Aptariami gauti rezultatai, pateikiamos išvados. Darbą sudaro 9 dalys: įvadas, skaitinių metodų apžvalga, nerviūros tipai ir medžiagos, tyrimams pasirinkto lėktuvo apžvalga ir skaitinio modelio tikrinimas, sparno nerviūrą veikiančių jėgų analizė, nerviūros tyrimas ANSYS programa, nerviūros pritaikymas kompozitinėms medžiagoms, išvados ir rekomendacijos, literatūros sąrašas. Darbo apimtis – 76 puslapių teksto be priedų, 50 iliustracijos, 11 lentelės, 60 bibliografiniai šaltiniai. Atskirai pridedami darbo priedai.

This master thesis includes research on ultralight aircraft wing rib. Finite element method is used to investigate the application of carbon fiber material for wing rib construction. Thesis is constructed by the analysis of scientific literature, description of the main numerical methods, aircraft wing rib types and materials. It also includes review of selected airplane and finite element method feasibility study for solid body analysis. Wing rib load analysis was performed using XFOIL program in according with CS – VLA regulations. Results were used for a projection of wing rib calculation model. Furthermore, comparative analysis of different materials used for rib construction was performed. For the rib construction bar cross–section optimization analysis, carbon and glass fibers were adapted for rib construction. The conclusions and recommendations are present. Structure: introduction, numerical methodology analysis, wing ribs types and materials, review of elected aircraft for wing rib analysis and numerical methodology validation, analysis of acting loads of wing rib, analysis of wing rib using ANSYS program, wing rib construction adaptation for composite materials, conclusions and suggestions, references. Thesis consist of: 76 p. text without appendixes, 50 pictures, 11 tables, 60 bibliographical entries. Appendixes included seperately.