Download
1 / 48
540 likes | 932 Views
Structures. وزن وپیکربندی سازه. در طراحی سازه ای هواپیما نیز عوامل مختلفی دخالت دارند و باید مد نظر قرار گیرد،این عوامل و معیارها عبارت اند از: 1)پیکربندی 2)شکل آیرودینامیکی هواپیما 3)ملاحظات وزنی 4)هزینه 5)استاندارد های ایمنی هوایی 6)خستگی 7)تحمل خرابی
E N D
وزن وپیکربندی سازه در طراحی سازه ای هواپیما نیز عوامل مختلفی دخالت دارند و باید مد نظر قرار گیرد،این عوامل و معیارها عبارت اند از: 1)پیکربندی 2)شکل آیرودینامیکی هواپیما 3)ملاحظات وزنی 4)هزینه 5)استاندارد های ایمنی هوایی 6)خستگی 7)تحمل خرابی 8)جلوگیری از ارتعاش خطرناک وقابلیت تعمیر
ایمنی هوایی(Airworthines)به سه عامل سازه ای زیر بستگی دارد:1)استحکام هواپیما2)سختی هواپیما3)مشخصه های خستگی هواپیماوظایف اصلی سازه هواپیما انتقال بارهای وارده و مقاومت در برابر بارهای وارده به منظور حفظ شکل آیرودینامیکی ونیز حفظ جان مسافران و بارو سیستم ها در شرایط مختلف پروازی و جوی است.
اختلاف اصلی سازه های قدیمی و جدید در این است که در سازه های جدید پوسته سازه بخش زیادی از بار وارده را تحمل کرده و انتقال میدهد پوسته ی اکثر هواپیما های مدرن از ورق فلزی است. به دلیل:1)استاندارد های کنترل کیفیت در تولید ورق فلزی ضخامت و استحکام آن ها را تضمین میکند.2)انتقال بار در طول ورق پرچ شده با روش های فعلی به راحتی قابل تحلیل است.3)ساخت و نصب آن ها نیاز به وقت و تخصص کمتری دارد.
توانایی پرواز هواپیما بستگی به وزن هواپیما دارد.بدین سبب باید وزن سازه ای هواپیما حدالامکان سبک و در عین حال مقاوم در برابر کلیه ی بارها باشد.سازه بر دو اساس طراحی می شود:1)عمر ایمن(Safe life)2)ایمنی شکست(Faile safe)
قسمت های اصلی هواپیما بدنه بال • دم
سازه های هواپیماییتیرک (Spar)قاب (Frame)تیغه (Rib)تیرچه (Longeron)تقویت کننده (Stringer or Stiffiner)پوسته (Skin)
:Fatigue(خستگی)فلزتحت تنش تکراری ونوسانی،در تنشی به مراتب کمترازتنش لازم برای شکست در اثر یک مرتبه ی اعمال بار،خواهد شکست.
تئوری شکست:خستگی به صورت شکستی با ظاهر ترد بدون هیچ گونه تغییر شکل ناخالص در شکست نتیجه می شود.سه عامل عمده در وقوع شکست خستگی:1)تنش کششی حداکثری به مقدار بسیار زیاد2)تغییرات به حد کافی زیاد یا نوسانی در تنش وارده3)زیاد بودن چرخه های تنش وارده
خصوصیات ساختاری خستگی:1)شروع ترک2)رشد ترک نوار لغزش3)شکست ترک روی صفحاتی با تنش کششی زیاد4)شکست نرم نهایی
اثر سطح و خستگی:تمام شکست های خستگی از سطح شروع می شود.عوامل موثر سطح در خستگی:1)ناهمواری سطح یا منابع تنش سطحی2)تغییر استحکام خستگی فلز سطحی3)تغییرات شرایط تنش باقی مانده در سطح
اثر متغیر های متالوژیکی بر سطح:خواص خستگی فلزات کاملا به ساختار حساس است.غالبا خواص خستگی به خواص کششی وابسته اند.رابطه ی عمر خستگی با اندازه دانه به شیوه ی تغییر شکل بستگی دارد.بیشترین تاثیر دانه بر عمر خستگی در شرایط چرخه زیاد و تنش کم است.
اثر دما بر خستگی:آزمایشات خستگی فلزات در دماهای کمتر از دمای اتاق نشان میدهد که استحکام خستگی با کاهش دما زیاد میشود.هرچه استحکام خزش ماده ای بیشتر باشد استحکام خستگی آن ماده در دمای زیاد بیشتر است.اگر شکست در اثر اعمال تنش گرمایی رخ دهد،شرایط به شوک گرمایی موسوم است.اما اگر شکست پس از اعمال مکرر تنش گرمایی رخ دهد،این حالت خستگی حرارتی نامیده می شود.
آزمون های خستگی:آزمون خستگی،آزمونی دینامیکی است که رفتار نسبی مواد را تحت نیروهای تکرار شونده یا کم و زیاد شونده تعیین می کندسه آزمون خستگی معروف عبارت اند از:1)آزمایش میله چرخان2)آزمایش با میله ارتعاشی3)آزمایش خستگی کشش فشار
روش های جلوگیری از رشد ترک وافزایش عمر خستگی:رشد ترک بستگی به شرایط تنش متمرکز شده در نوک ترک دارد. جلوگیری از رشد ترک در اثرتنش پسماند فشاری بر دو عامل استوار است.1)ترک هرگز رشد نمیکند مگر اینکه تنشی کششی در نوک ترک یا نزدیک آن متمرکز شده وباعث باز شدن دهانه آن گردد.2)تا زمانی که تنشی فشاری در نوک ترک وجود داشته باشد،دهانه ترک باز نخواهد شد.
فشار های وارد بر هواپیما:فشار های هواییفشار های زمینی
تنش های وارد بر سازه:1)کششی (Tension)2)فشاری (Compression)3)خمشی (Bending)4)برشی (Shear)5)پیچشی ((Torsion
تنش(stress)مجموعه نیرو های فشاری،کششی و برشی را تنش گویند.
Buckling(کمانش):در عمل، کمانش توسط یک شکست ناگهانی یک عضو ساختاری به بالا مشخص شده استرس فشاری است، که در آن تنش فشاری واقعی در نقطه شکست کمتر از تنش های فشاری نهایی که مواد قادر به تحمل است.
بار بحرانی کمانش توسط فرمول اویلر محاسبه می گردد.π²EI/L²=FE=ضریب یانگI=ممان اینرسی سطح مقطعL=طول ستون
مواد مورد استفاده در هواپیما:1) سوپر آلیاژ ها 2)مواد پلاستیکی3)فلزات آلومینیومی4)کامپوزیت ها
سوپرآلیاژها:فلزاتی که برای مقاومت در برابر حرارت های فوق العاده شدید تولید می شوندSteel فولاد ضد زنگ نوع321و347. فولاد ضد زنگ نوع310.کرومیوم-مولیبدنوم.اینکونل ایکس.S816.L605.
فولاد ضد زنگ بر سه نوع است:استنیتیک(Austenitic)فریتیک(Ferritic)مارتن زیتیک(Martensitic)فولاد های ضد زنگ با وجود مزایایی که دارند عیب هایی نیز دارند که استعمال آنها را محدود میسازد.برای مثال:بریدن آنها به علت سختی و سفتی زیاد بسیار مشکل است؛کندی آنها در هدایت گرما باعث مشکلاتی در جوشکاری میشود؛خاصیت ضد زنگی آن ها در حرارت های زیاد از بین میرود.
مواد پلاستیکی:مواد پلاستیکی به طور عمده در ساختن طلق یا شیشه پنجره ها وکانوپی هواپیماها به کار میرود.ترموپلاستیکرموستینگ
فلزات آلومینیومی:به علت سبک بودن همیشه در ساخت هواپیما ها به کار رفته استآلومینیوم-مس-منگنز-منگنزیوم:قسمت هایی که در معرض حرارت های شدید قرار میگیرند.آلومینیوم خالص-منگنز-منگنزیوم:تیوب ها،لولاهای صفحات پوششی فلزی خارجی،جعبه تقسیم برق.آلومینیوم-مس-سیلیس-منگنز-منیزیوم:قسمت های سنگین و محکمآلومینیوم-مس منگنز-منیزیوم یا آلومینیوم-روی-منیزیوم-مس-کرومیوم:میخ وپرچ های مختلف در استخوان بندی هواپیما.
مزایای مواد کامپوزیتی:مقاومت مکانیکی نسبت به وزن مقاومت در برابر خوردگیعایق حرارتیبه دلیل صلبیت بیشتر تحت یک بار گذاری معین خیز کمتری نسبت به فلزات دارند.
