Vliv modifikací jednoducheho I-nosníku na napěťový stav

Modifications of a simple I-beam and its effects on the stress state

journal article in Web of Science

en

The motivation for this work is a desire for a deeper understanding of the structural failures in a composite glider wing, which has been tested in the laboratories of the Institute of Aerospace Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Brno University of Technology. To understand the causes of the encountered failures, one has to consider the effects of all the stages in the design, manufacturing and testing of the wing. This paper focuses only on the design stage. The presented facts were obtained from a finite element analysis. The geometry used for the analysis is that of the tested specimens. This allows validating the results by the comparison of the deformation and strains measured during the laboratory tests. The analysis starts with a simple I-beam loaded by three-point-bending. In the next step a cantilever is added. Several more modifications follow, changing the I-beam to the wing. The case evaluation considers the interaction between normal (material direction 1) and inter-laminar shear stresses in the upper flange. The goal of this paper is to quantify the effect of each design change in the wing structure and loading on the stress plane σ1-τ31.

Motivace k této práci je hlouběji poznat konstrukční závady v křídle kluzáku, který byl testován v laboratořích Leteckého ústavu na fakultě strojního inženýrství VUT Brno. Pro pochopení příčin, proč došlo k selhání, je nutné zvážit dopady všech stupňů oblasti návrhu, výroby a testování křídla. Tento dokument se zaměřuje pouze na fázi návrhu. Předložené údaje byly získány převážně z MKP analýzy. Geometrie použitá v analýze je tatáž co u testovaných vzorků. To umožňuje ověřování výsledků porovnáním deformace a napětí měřené při laboratorních zkouškách. Analýza začíná jednoduchým I-nosníkem, zatíženým tříbodým ohyb. V dalším kroku je přidán krakorec. Několika dalšími úpravami je I-nosník změněn na křídlo. Analýza uvažuje interakci mezi normálným směrem (materiál směr 1) a interlaminární smykové napětí v horní pásnici. Cílem tohoto dokumentu je kvantifikovat vliv každé změny návrhu v konstrukci křídel a zatížení v rovině sigma1-tau31.

The motivation for this work is a desire for a deeper understanding of the structural failures in a composite glider wing, which has been tested in the laboratories of the Institute of Aerospace Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Brno University of Technology. To understand the causes of the encountered failures, one has to consider the effects of all the stages in the design, manufacturing and testing of the wing. This paper focuses only on the design stage. The presented facts were obtained from a finite element analysis. The geometry used for the analysis is that of the tested specimens. This allows validating the results by the comparison of the deformation and strains measured during the laboratory tests. The analysis starts with a simple I-beam loaded by three-point-bending. In the next step a cantilever is added. Several more modifications follow, changing the I-beam to the wing. The case evaluation considers the interaction between normal (material direction 1) and inter-laminar shear stresses in the upper flange. The goal of this paper is to quantify the effect of each design change in the wing structure and loading on the stress plane σ1-τ31.

nosník, normálné napětí, smykové napětí, klasická laminátová teorie, křídlo, kompozit

beam, normal stress, shear stress, classical laminate theory, wing, composite

20.12.2016

Taylor & Francis

Litevská republika

1648-7788

20

4

168–172

5