STRUCTURAL OPTIMIZATION OF A JET TRAINER WING STRUCTURE UNDER STRENGTH AND STIFFNESS RELATED CONSTRAINTS


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2020

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: OZAN ADIGÜZEL

Danışman: Melin Şahin

Özet:

Bu tezde, bir jet eğitim uçağı kanadı için yapılan eniyileme çalışmaları sunulmuştur. Metal ve kompozit yapılardan oluşan T-38 kanat geometrisine benzer bir kanat yapısı için, MSC NASTRAN yazılımının sonlu elemanlar modelleme ve eniyileme kabiliyetleri kullanılarak en uygun kaburga/kiriş (rib/spar) yerleşimi bulunması amaçlanmıştır. Hem toplam tasarım değişkeni sayısını azaltmak hem de komşu tasarım bölgeleri arasında düzgün kalınlık geçişleri elde etmek amacıyla, farklı şekil fonksiyonları kullanarak tasarım değişkenlerini birbirine bağlama metodu uygulanmıştır. Öncelikle, CATIA yazılımı kullanarak dış geometri oluşturulduktan sonra, MSC PATRAN yazılımı kullanılarak sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Benzer şekilde, tasarım değişkenlerinin eniyileme sürecinde değişebileceği bölgeler belirlenmiştir. Yapısal eleman kalınlıklarını, kanat üzerindeki konumlarına göre birbirlerine bağlayabilmek için, daha önceden belirlenen tasarım bölgelerinin merkez noktaları, açıklık boyunca 0 ve 1 arasında, veter doğrultusunda ise -0.5 ve 0.5 arasında konumlanacak şekilde, Python yazılımda hazırlanan komut dizisi yardımıyla doğal koordinat sistemine dönüştürülmüştür. Aerodinamik yükler MSC FLDS aracı kullanılarak hesaplanmış ve bütün yapıya rijit elemanlar ile dağıtmak amacıyla belirlenen istasyonlarda toplatılmıştır. Elde edilen kesme kuvveti ve eğilme momenti dağılımları, Schrenk yaklaşımı isimli farklı bir metot ile de karşılaştırılmıştır. Metal yapıların ve kompozit yapılarda kullanılan katmanların kalınlıkları, eniyileme çalışmasındaki tasarım değişkenleri olarak belirlenmişlerdir. Eniyileme çalışmasında kullanmak üzere, metal yapılar için von Mises gerilimi, kompozit yapılar için hasar kriteri, genel burkulma ve çırpınma hızını kontrol etmek için sönümleme ve doğal frekanslar olmak üzere toplam beş farklı kısıt bulunmaktadır. Farklı iç yerleşimli ama aynı dış geometriye sahip olarak tasarlanan birbirinden farklı kanat adayları için, belirlenen çok disiplinli bütün kısıtları sağlayan en hafif ağırlığı elde etmek, bu çalışmanın amacı olarak belirlenmiştir. Son olarak, bu çalışma için geliştirilen komut dizisi yardımıyla, tasarım değişkenlerini birbirine tasarım bölgelerinin kanat üzerinde bulundukları konuma göre bağlanması metodu MSC NASTRAN Sol 200 kullanıcıları için de uygun hale gelmiştir.