STATICKÉ A DYNAMICKÉ PEVNOSTNÍ ZKOUŠKY LETADEL

1. VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Konstrukce a projektování letadel III STATICKÉ A DYNAMICKÉ PEVNOSTNÍ ZKOUŠKY LETADEL LETECKÝ ÚSTAV • Prof. Ing. Antonín Píštěk, CSc. • Technická2, 61669 Brno • Tel.: +420-5-4114 2226; Cel.:+420-603-863 151; Fax: +420-5-4114 2879 • E-mail: pistek@lu.fme.vutbr.cz

2. ÚČEL A VÝZNAM PEVNOSTNÍCH ZKOUŠEK • I když se neustále zvyšuje přesnost pevnostních výpočtů • jsou statické a dynamické zkoušky nezbytné pro ověření • teoretických výpočtů a mnohdy jediný uznávaný průkaz • pro certifikaci. • Předpisy požadují průkazy: • výpočtem, • analýzou • zkouškami • výpočty a zkouškami

4. ROZDĚLENÍ STATICKÝCH ZKOUŠEK DRAKU LETADEL 1DESTRUKTIVNÍ ·Do početního zatížení. Další použití konstrukce je prakticky vyloučeno 2VÝZKUMNÉ ·Metodiky výpočtu,zkoušky vzorků materiálu  3VÝVOJOVÉ ·Spoje,kování, stabilitní problémy, části draku 4PROTOTYPOVÉ, CERTIFIKAČNÍ ·Funkce konstrukčních části, tuhostní zkoušky.

5. PROSTŘEDKY A ZAŘÍZENÍ ZKUŠEBEN a)  zkušební rošty a zatěžovací přípravky, b)zatěžovadla, c)měřící přístroje, d)zařízení k dokumentaci (videokamery, fotoaparáty, diktafony,magnetofony, mikrokamery aj.) 

7. Architektura zkoušky letounu IL-14 ve VZLÚ v Praze

8. ZPŮSOBY A PROSTŘEDKY K VYVOZENÍA ROZDĚLENÍ ZATÍŽENÍ 1)přímé zatěžování zkoušené konstrukce závažími, 2)zatěžování vahadlovými soustavami, 3)spojité zatěžování tlakovou tekutinou (olej, voda, vzduch) 4)spojité zatěžování membránou.

9. SCHEMA ZATĚŽOVÁNÍ ZÁVAŽÍMI

10. Ocejchovaná závaží v plochých sáčcích, naplněných železnýmibroky. (Dříve olověnými). Jednoduchý způsob s  následujícími nevýhodami: ·zkouška vyžaduje značný čas a námahu, ·obtížné sledování povrchu konstrukce, která je pokryta zátěžemi, ·obtížná montáž mechanických tenzometrů, ·obtíže při stanovení prvotní poruchy a nejslabší místo konstrukce, ·je prakticky nemožné rychle odlehčit konstrukci při začínající poruše.

11. ZATĚŽOVÁNÍ VAHADLOVÝMI SOUSTAVAMI Zatěžování se uplatní v případech kdy: 1)jedna složka má být nahrazena více složkami a naopak, 2)síla vyvozená válcem se rozdělí v poměru ramen, 3)plošné zatížení od vzdušných sil nebo setrvačných sil se nahradí bodovýmisilami. VAHADLOVÉ SYSTÉMY MOHOU BÝT VELMI SLOŽITÉ A NÁKLADNÉ

12. STATICKÁ ZKOUŠKA LETOUNU L-610 PROVOZNÍ ZATÍŽENÍ VZLÚ PRAHA

13. STATICKÁ ZKOUŠKA KOMPOZITOVÉHO KŘÍDLA PROVOZNÍ ZATÍŽENÍ ZKUŠEBNA LETECKÉHO ÚSTAVU FSI VUT v BRNĚ

14. Kombinované zatížení ocasních ploch a trupu letounu KP 2-U SOVA Zkušebna LÚ FSI VUT v Brně

15. PŘÍMÉ ZATĚŽOVÁNÍ TLAKOVOU KAPALINOU1)Integrální nádrže,2)Přetlakové kabiny,3)Kanály proudových motorů. Stlačený vzduch má akumulovanou energiiEd = p.V Spojité zatěžování tlakovou kapalinou pomocímembrány: 1)Podlahy, 2)Okenní rámy, 3)Sendvičové panely

16. ZATĚŽOVADLA ·Hydraulický válec – hydraulický agregát ·Šroubové napínáky ·Statické trhací stroje s vratným zatěžovadlem (Amslerův stroj) ·Řetězový zvedák ·Jeřáb s mikroposuvem

17. Zkušebna LÚ Certifikována ÚCL Únavová zkouška závěsů křídla FATIGUE TESTS

18. MĚŘÍCÍ PŘÍSTROJE 1)Přístroje k měření vnějších sil (zatěžujících sil) působících v zatěžovadlech. (dynamometry).2)Přístroje na měření napětí na zkoušené konstrukci. (tenzometry)3)Přístroje na měření přemístění-průhyboměry, sklonoměry.

20. TEORETICKÁ PŘÍPRAVA STATICKÉ ZKOUŠKYPodklady ke zkouškám:  Podklady zpracovává výrobce, zpravidla oddělení pevnosti a musí odpovídat požadavkům předpisů a certifikačním postupům.Obsah podkladů: 1)Všeobecné údaje o letounu, 2)Požadovaný rozsah statických pevnostních zkoušek, 3)Doporučený postup zkoušek, 4)Podrobné podklady pro tuhostní zkoušky, 5)Podrobné podklady pro jednotlivé případy zatížení statických pevnostních zkoušek.

21. ZKUŠEBNÍ PROGRAM 1)Zkoušky řízení·Tuhostní, ·Pevnostní 2)Zkoušky trupu ·Symetrické zatížení VOP ·Boční zatížení od SOP, ·Kombinované zatížení od VOP a SOP, ·Zatížení od podvozku a pohonné jednotky.

22. ZKUŠEBNÍ PROGRAM • 3)  Zkoušky křídla •   Křidélka, • Klapky, • Křídlo, • Brzdící klapky

23. ZKUŠEBNÍ PROGRAM 4)VOP ·Symetrické případy zatížení, ·Nesymetrické případy zatížení. ·Výškové kormidlo. 5)SOP ·Kýl, ·Směrové kormidlo, ·Fletnery

24. ZKUŠEBNÍ PROGRAM 6)     Motorové lože 7)     Přistávací zařízení - Na přípravku - Na letounu. 8)     Sedadla

25. Příklady zkoušek na zkušebně Leteckého ústavu

26. KP 2 U Uspořádání zkoušky Výpočet metodou konečných prvků

27. Výpočet metodou konečných prvků 11682 nodes 24284 DOF Computed 1350MPa Measured 1220MPa Uspořádání zkoušky

28. Computed 1350 MPa Measured 1282 MPa Výpočet metodou konečných prvků Ae 270 Uspořádání zkoušky

29. NÁVRH UCHYCENÍ ZKUŠEBNÍHO KUSU 1)uchycení zkoušené části na letounu 2)uchycení zkoušených částí na přípravku, 3)uchycení zkoušených částí na přípravku, tuhostně odpovídajícískutečnému letounu, 4)volné, plovoucí uchycení celého letounu.  Při návrhu je třeba respektovat staticky určité – neurčité uspořádání zejména spojů a závěsů.

30. VÝPOČET ROZDĚLENÍ ZATÍŽENÍ NA ZKOUŠENOU KONSTRUKCI Pro výpočet rozdělení zatížení na zkoušenou konstrukci se vychází z vypočtených průběhů zatížení zpravidla z komponent TN,TT,MN,MT,MK. Zatížení se rozdělí na: ·vzdušné síly, ·setrvačné síly, ·zatížení od vlastní hmotnosti, ·zatížení od podvozku, ·zatížení od velkých osamělých hmot, ·zatížení od pohonné jednotky, ·zatížení od palivových nádrží. Některé části mohou být při zatěžování nahrazeny maketami.

31. Rozhodujícím krokem před výpočtem rozložení zatížení na konstrukci je stanovení: 1)Způsobu zavádění sil na konstrukci (hmotové zátěže,plátěné závěsy, kleštiny) 2)Uspořádání zkoušky (plovoucí systém, přípravek, na konstrukci) 3)Způsob zatěžování(hydraulicky, mechanicky, zátěžemi)

32. NÁVRHA DIMENZOVÁNÍ VAHADLOVÉHO SYSTÉMU Postup: a)Nakreslení schématu vahadlového systému po hloubce, b)Nakreslení schématu vahadlového systému po rozpětí, c)Vlastní pevnostní návrh. Při dimenzování se bere součinitel bezpečnosti j = 3 vzhledem k početnímu zatížení.

33. VYVAŽOVÁNÍ VLASTNÍ HMOTY PŘÍPRAVKŮ S výhodou se používá nezávislého vyvážení pomocí lan a kladek s ekvivalentní hmotností závaží. V některých případech se vlastní hmotnost odečte přímo od zatěžujících sil, posunutím počátku na údaji dynamometru.

34. ZKOUŠKY PŘETLAKOVÉHO TRUPU Původní medium byla voda – náročné a obtížné. V současné době vzduch – pro snížení objemu se prostor vyplňuje polystyrenem. ZKOUŠKY PŘISTÁVACÍHO ZAŘÍZENÍ Zkoušky se provádí jako: ·Celek ·Jednotlivých částí oTlumiče oBrzdy oKola, pneumatiky Dynamické zkoušky se provádí na padostrojích.

35. MĚŘÍCÍ PŘÍSTROJE 1)Přístroje na měření napětí (tenzometry)2)Přístroje na měření přemístění (průhyboměry) 3)Přístroje na měření zatěžujících sil (dynamometry) TENZOMETRY 1)Mechanické (Huggenbererův tenzometr) 2)Elektrické (odporové, kapacitní, elektromagnetické)3)Optické

36. Výhody odporových tenzometrů: 1)Možnost současné registrace údajů ve větším množství měřených míst, 2)Měřící ústředna může být ve výhodné vzdálenosti od měřených míst, 3)Snímače jsou malé a lze je umístit praktickykdekoliv naměřeném místě konstrukce, 4)Snímače mají velký rozsah měření, 5)Lze měřit i pohyblivé části konstrukce, 6)Pro přenos dat lze použít i telemetrii, 7)Naměřená data se snadno zpracovávají počítačem.

38. KONSTRUKČNÍ PROVEDENÍ ODPOROVÝCH TENZOMETRŮ tenzometr mřížový mřížový dělený vinutý

39. Rm Kompenzační tenzometr Rv Měřící tenzometr R1 R2 ΔR/R = k.∆l/l ∆l/l = ε k  deformační citlivost (gage-factor) k = 1.7 až 2.1 Když je můstek v rovnováze lze měřit ohybový moment, síly Rm.R2 = Rv.R1

40. MĚŘENÍ PŘEMÍSTĚNÍ 1)Setinové indikátory 2)Pravítka,metry,digitální pásma3)Odporové indikátory  DYNAMOMETRY 1)Mechanické 2)Elektrické 3)Tlakoměrné

41. ÚNAVOVÁ ZKOUŠKA NOSNÍKU PRO OVĚŘENÍ ŽIVOTNOSTI METODOU DAMAGE TOLERANCE

42. EXPERIMENT MKP ANALÝZA U3V Prof. A.Píštěk

43. Celokoompozitové křídlo Ověření MKP výpočtu reálnou zkouškou