Contribution to structural dynamic modeling of multiphysics bodies
No Thumbnail Available
Files
Date
2023
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
University of Oum El Bouaghi
Abstract
In space vehicle structure design, the purpose on reducing weight is to minimize the gap of frequency concept between flight mechanics motion and structural vibration. Therefore, aircrafts are becoming more and more flexible. This necessitates the use of a flight mechanics model using aeroelasticity theory. The development try of this model is the main subject of this research. The aim of this last is eventually to be employed in disturbances and manoeuvre load prediction in the beginning conception phase. This in order to avoid unstable flight conditions, moreover, the flight mechanics model may be also used to design active load alleviation systems to decrease loads on the wing structure.
Various approaches and contributions were involved in the model of aeroelastic flight mechanics of which one can cite Modal approach in a linear time-invariant state-space system for Aeroelasticity, Summation of Forces (with multibody system dynamics) for Load Prediction in aerodynamics and Conventional Serial Staggered Partitioned approach for Fluid-Structure interaction. The totality of themultibody system dynamics model is designed on the basis of user input, so, it may be incorporated into a framework for design optimization.This gives us the ability to do various supplemental analyses.
Finally, several conclusions are reached. The response of static and dynamic behavior is checked, so it's likely that it can be applied to other classical, low aspect-ratio aircraft operating in the subsonic flying range.
Dans la conception de structures de véhicules spatiaux, le but de la réduction du poids est de minimiser l'écart de concept de fréquence entre le mouvement de la mécanique de vol et la vibration structurelle. Par conséquent, les avions deviennent de plus en plus flexibles. Cela nécessite l'utilisation d'un modèle de mécanique de vol qui inclut l'aéroélasticité. Le développement d'un tel modèle est l'objet de cette recherche. Le but final est de l'utiliser pour la prédiction des charges de perturbations et de manœuvres au début de la phase de conception. Cela permettrait d'éviter des conditions de vol instables. De plus, le modèle de mécanique de vol peut également être utilisé pour concevoir des systèmes d'atténuation de charge actifs afin de réduire les charges sur la structure de l'aile.
Différentes approches et contributions ont été utilisées dans le modèle de mécanique de vol aéroélastique, notamment l'approche modale dans un système d'état-espace linéaire invariant dans le temps pour l'aéroélasticité, la sommation des forces (avec la dynamique du système à corps multiples) pour la prédiction de charge en aérodynamique et l'approche conventionnelle de partitionnement en série échelonnée pour l'interaction fluide-structure. La totalité du modèle de dynamique des systèmes à corps multiples est conçue sur la base de l'entrée de l'utilisateur, de sorte qu'elle peut être incluse dans un cadre d'optimisation de la conception. Cela nous donne la capacité de réaliser diverses analyses supplémentaires.
Enfin, plusieurs conclusions sont tirées. La réponse du comportement statique et dynamique est vérifiée, il est donc probable que cela puisse être appliqué à d'autres avions classiques à faible aspect ratio opérant dans la plage de vol subsonique.
يهدف التقليل من الوزن في تصميم هيكل مركبة الفضاء إلى تقليل الفجوة في مفهوم التردد بين حركة ميكانيكا الطيران والاهتزاز الهيكلي. لذلك، تصبح الطائرات أكثر مرونة. هذا يتطلب استدعاء نموذج لميكانيكا الطيران يتضمن الأيروإيلاستيكية. تطوير مثل هذا النموذج هو موضوع هذه الدراسة. الهدف النهائي هو استخدامه في توقع الأحمال و الاضطرابات الهوائية في مرحلة التصميم الأولى من أجل تجنب ظروف الطيران غير المستقرة. علاوة على ذلك، يمكن استخدام نموذج ميكانيكا الطيران أيضًا في تصميم أنظمة تخفيف الأحمال النشطة لتقليل الأحمال على هيكل الجناح.
شملت النماذج المختلفة والمساهمات في نموذج ميكانيكا الطيران الأيروإيلاستيكية، منها النهج النمطي في نظام الحالة الخطي الثابت الزمن للأيروإيلاستيكية، وجمع القوى (مع ديناميكا نظام الجسم المتعدد) لتوقع الحمل في الديناميكا الهوائية، والنهج التسلسلي المتدرج التقليدي للتفريق بين السوائل والهيكل. يتم تصميم نموذج ديناميكا نظام الجسم المتعدد على أساس إدخال المستخدم، لذلك يمكن إدراجه في إطار تحسين التصميم، مما يمنحنا القدرة على إجراء تحليلات إضافية متنوعة.
وأخيرًا، تم التوصل إلى عدة استنتاجات. تم التحقق من استجابة السلوك الثابت والديناميكي، لذلك من المحتمل أن يمكن تطبيقه على طائرات أخرى ذات نسبة جانبية منخفضة تعمل في نطاق الطيران دون الصوتي.
Description
Keywords
Aeroelasticity, Dynamic modeling, Multibody system dynamics, Simscape multibody