1کارشناس ارشد، گروه مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد
2استاد، گروه مکانیک، مرکز پژوهشی مهندسی تولید ناب، دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده
در این پژوهش به کمک نرم افزار Ls-Dyna و با استفاده از روش هیدرودینامیک ذرات هموارشده به شبیه‌سازی نرم‌افزاری برخورد پرنده به لبه حمله‌ی بال یک هواپیما و بهینه‌سازی آن پرداخته شده است. به منظور بررسی صحت نتایج مدل‌سازی، ابتدا برخورد پرنده به یک صفحه‌ی مسطح آلومینیومی شبیه‌سازی شده و مقادیر کرنش‌ها و تغییر شکل‌های ایجادشده در صفحه‌ی هدف در شبیه‌سازی نرم‌افزاری و آزمایش تجربی با هم مقایسه شده است. پس از حصول اطمینان از صحت نتایج، به مدل‌سازی برخورد پرنده به سازه‌ی لبه حمله‌ی بال یک هواپیما پرداخته شده است. در مرحله‌ی بعد، با در نظر گرفتن مشخصات اجزای سازه‌ی بال به‌عنوان متغیرهای طراحی، سعی شده است تا مقادیر جرم سازه و تغییر شکل پوسته‌ی بال در اثر برخورد پرنده که به‌عنوان توابع هدف در نظر گرفته شده‌اند کمینه شود. برای این کار ابتدا با استفاده از روش سطح پاسخ، رابطه‌ی بین متغیرهای طراحی و توابع هدف پیش‌بینی شده و سپس به کمک الگوریتم ژنتیک چندهدفه بر پایه‌ی جبهه‌ی پارتو به کمینه‌سازی جرم و میزان تغییر شکل سازه‌ی بال در اثر برخورد پرنده پرداخته شده است. در نهایت به ازای مقادیر مختلف جرم در نظر گرفته‌شده برای سازه، ابعاد اجزای سازه‌ی بال به‌گونه‌ای تعیین شده‌اند که بال کم‌ترین آسیب را پس از برخورد متحمل شود.
[1] Allan JR, Orosz AP (2001) The costs of birdstrikes to commercial aviation. In: Third Joint Annual Meeting of Bird Strike Committee USA/Canada, Calgary, Canada.
[2] Blair A (2008) Aeroengine fan blade design accounting for bird strike. BSc thesis, Department of Mechanical and Industrial Engineering, The University of Toronto.
[3] Hallquist JO (2006) LS-DYNA keyword user’s manual. Livermore Software Technology Corporation, version 971.
[5] Hedayati R, Ziaei-Rad S (2011) Comparison of numerical methods in perpendicular and inclined bird strike events. Modares Mech Eng 11(2): 13-25.
[6] Jialing Y, Xujie C, Cunhao W (2003) Experimental and FEM study of windshield subjected to high speed bird impact. Acta Mechanica Sinica 19: 543-550.
[7] Anghileri M, Castelletti LM, Invernizzi F, Mascheroni M (2005) Birdstrike onto the composite intake of a turbofan engine. 5th European LS-DYNA Users Conference, Birmangham, UK, May 25-26.
[8] Mao R, Meguid S, Ng T (2009) Effects of incidence angle in bird strike on integrity of aero-engine fan blade. Int J Crashworthiness 14: 295-308.
[9] Vignjevic R, Orłowski M, De Vuyst T, Campbell JC (2013) A parametric study of bird strike on engine blades. Int J Impact Eng 60: 44-57.
[10] Liu J, Li Y, Gao X (2014) Bird strike on a flat plate: Experiments and numerical simulations. Int J Impact Eng 70: 21-37.
[11] Wang J, Xu Y, Zhang W (2014) Finite element simulation of PMMA aircraft windshield against bird strike by using a rate and temperature dependent nonlinear viscoelastic constitutive model. Compos Struct 108: 21-30.
[12] Huertas-Ortecho CA (2006) Robust bird-strike modeling using LS-DYNA. MSc thesis, University of Puerto Rico.
[13] Cowper GR, Symonds PS, (1957) Strain hardening and strain rate effect in the impact loading ofcantilever beams, Brown University, Division of Applied Mathematics report 28.
[14] Montgomery DC (2008) Design and analysis of experiments. 7th edn. John Wiley & Sons, Hoboken.
[15] Atashkari K, Nariman-Zadeh N, Pilechi A, Jamali A, Yao X (2005) Thermodynamic Pareto optimization of turbojet engines using multi-objective genetic algorithms. Int J Therm Sci 44(11): 1061-1071.
ابتدای صفحه
