کتاب تحلیل کرنش های پیش رونده در طراحی بال هواپیما

عنوان کتاب: تحلیل کرنش های پیش رونده در طراحی بال هواپیما

نویسنده: آرمین رحمتفام

در صنایع مختلف از جمله صنایع هوافضا ایمنی و امنیت سفرهای هوایی انجام شده از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، به ویژه بال هواپیماها هنگامی که آن‌ها در معرض بار‌های حرارتی چرخه‌ای به همراه بار ثابت قرار بگیرند. بال هواپیماها طی پرواز در معرض نیروهای مکانیکی برا، پسا، وزن و کشش قرار دارند. همچنین به علت تغییر سرعت و یا ارتفاع در معرض بارهای چرخه­ای حرارتی قرار می­گیرند.

یکی از مسائلی که در ایمنی پرواز اهمیت ویژه­ای دارد، شکست بدنه­ی هواپیما می­باشد که به دلایل مختلف از جمله انباشت کرنش­های پلاستیک، خستگی، وجود ترک و یا… می­ تواند رخ دهد و خسارات جانی و مالی زیادی را در پی داشته است. در این کتاب به طور خاص روی پدیده­ی تغییر شکل‌هاي پيش رونده در بال هواپیما که یکی از مهمترین و حیاتی­ترین اجزای هواپیما می­باشد کار شده است. در این کتاب با ساختمان و بدنه هواپیما آشنا می شوید.

روش ­های عددی

روش المان محدود در طراحی بال هواپیما، روشی عددي براي حل تقریبی مسائل گوناگون در حوزه مهندسی می­باشد. این روش ابتدا به منظور تحلیل تنش سازه هاي پیچیده هوا فضا گسترش یافت، اما بعد وارد زمینه مکانیک محیط هاي پیوسته شده و گسترش یافت.

روش المان محدود به عنوان یک روش تحلیل مهندسی در محیط هاي دانشگاهی و صنعتی به دلیل تنوع و انعطاف پذیري مورد توجه مهندسین قرار گرفته است.  هم اکنون گسترش روش هاي عددي به منظور تحلیل مسائل پیچیده صنعتی به خصوص در مسائلی که حل دقیق آنها مشکل است ضروري به نظر می‌رسد.  به عنوان مثال سرد شدن قطعه الکترونیکی، انتشار آلودگی در شرایط غیر یکنواخت جوي، دماي دیواره پره توربین گاز در شرایطی که دماي گاز از دماي ذوب فلز بالا‌تر رود، سرد شدن موتور هاي الکتریکی، مسائل تغییر فاز و بسیاري مسائل دیگر نمونه مسائلی هستند که نیازمند تحلیل عددي می باشد.

از میان روش‌هاي عددي که تا کنون تکامل یافته‌اند، روش اختلاف محدود، حجم محدود و المان محدود به طور معمول کاربرد بیشتری یافته‌اند.

در روش اختلاف محدود، مدل از طریق نوشتن معادلات دیفرانسیل براي هر آرایه از رشته نقاط (شبکه) ساخته می شود. گرچه بسیاري از مسائل انتقال حرارت با استفاده از این روش حل می شوند، روش حجم محدود، تکامل یافته روش اختلاف محدود می باشد که کاربرد گسترده اي در تحلیل مسائل مکانیک سیالات یافته است. در روش المان محدود با تقسیم دامنه به بازه هاي کوچک و به هم پیوسته، روش تقریبی براي معادلات حاکم در زیر بازه (المان) ارائه می دهد و به این ترتیب معادله دیفرانسیلی جزئی به یک معادله خطی یا غیر خطی تبدیل می شود.

معرفی نرم افزار ABAQUS

این نرم افزار از جمله نرم افزار‌های مربوط به تحلیل المان محدود است که رقیب اصلی نرم افزار‌های ANSYS  و NASTRAN  است. قابلیت‌های نرم افزار ABAQUS  داشتن رویه‌های حل EXPLICT و IMPLICIT، دارا بودن مدل‌های رفتاری پیشرفته و متنوع برای مواد مختلف، امکان ایجاد سریع مدل و … است.

بنابر‌این در روش شبکه بندي المان محدود، مسئله پیوسته با تعداد نامحدودي مجهول به مسئله با تعداد محدود مجهولات تبدیل می­شود.

با پیشرفت علم، نرم­افزارهاي مختلفی از جمله آباکوس و انسیس و ….در حوزه المان محدود وجود دارند که مسائل مهندسی را بر مبناي روش المان محدود حل می نمایند و نتایج خوبی را نیز جهت استفاده به کاربران خود داده‌اند.