بهينه سازی وزنی پنل های كامپوزيتی مقاوم در برابر آسيب با ارزيابی استقرايی هزينه
چكيده
در مقاله حاضر تلاش شده تا یک روش بهینه‌سازی جدید برای پنل‌های کامپوزیتي تقویت شده‌ی مقاوم در برابر آسیب، براساس الگوریتم‌های ژنتیک و در جهت رسيدن به حداقل معیار وزن ارائه شود. به منظور انجام این کار، ابتدا، روش‌های کم نمودن وزن برای پيکربندى پنل با تيرهايT و I شکلی كه قيد مقاومت در برابر کمانش را ايجاد مي‌كنند، مورد بررسی قرار گرفته است. برخی از روش‌های کم نمودن وزن، فقط بر روی مقاومت کمانش اعمال می‌شوند، تا قادر به حفظ حداقل بار کمانش باشند، در حالی‌که روش‌های دیگر بر روی کمانش و مقاومت در برابر آسیب اعمال می‌شوند، به عبارت دیگر، این روش‌ها، هم‌زمان قادر به حفظ بار کمانش و مقاومت در برابر انرژی ضربه بدون ایجاد آسیب قابل توجه هستند.
سپس ارزیابی استقرايي هزینه برای يافتن بهترین روش کم نمودن وزن انجام می‌شود. در این فرآیند ارزشیابی، به‌صورت هم‌زمان، هزینه‌های تولید که به فرآیند تولید انتخاب شده و پیکربندی هندسی بستگی دارد و هزینه‌های نگهداری که به تأثیر حوادث ضربه‌اي و تعمیرات متعاقب آن مربوط مي‌شود، بررسی مي‌شود. در نهایت، تاثیر آسیب ضربه‌اي و قيود مقاومت کمانش در هزینه‌های پنل کامپوزیتی تقویت شده، مورد بحث و نقد قرار می‌گیرد و نکات مفیدي در راستاي طراحی کامپوزیت از نظر اقتصادي ارائه مي‌شود.
1- مقدمه
نیازمندي‌هاي ایمنی برای سازه‌های هوافضا الزامی است. با این حال، در روش‌های طراحی مدرن، همچنين باید کاهش وزن و هزینه به‌عنوان اهداف اساسی در نظر گرفته شوند. به‌طور خاص، کاهش هزینه‌ها، جدا از اینکه تنها نتیجه‌ی كاهش وزن (افزایش محموله) محسوب می‌شوند، بایستی سبب بهینه‌سازی موثر هزینه‌های کلی اجزاي هوافضا شوند که به جنبه‌های تولید و نگهداری (از جمله تعمیر) مربوط می‌شوند.
می‌توان با استفاده از مواد کامپوزیتی که سبب ساخت سازه‌های بسیار کم وزن در مقایسه با سازه‌هاي ساخته شده از مواد مبتنی بر فلز کلاسیک می‌شوند، به کاهش وزني سازگار دست يافت [1]. علاوه بر این، با توجه به این واقعیت، مواد کامپوزیتی می‌توانند براي دستيابي به ویژگی‌های خاص استفاده شوند، در اصل بهینه‌سازی وزن می‌تواند همراه با افزایش مداوم مقاومت و سختی باشد. به عبارت دیگر، مقدار بالاي نسبت مقاومت به وزن و سفتی به وزن با استفاده از مواد کامپوزیت قابل حصول است.
Abstract
In the present paper, we attempt a novel optimisation strategy for damage resistant composite stiffened panels based on genetic algorithms and oriented towards the satisfaction of minimum weight criteria.
In order to accomplish this task, first, minimum weight solutions for panel configurations with T and I stringers, satisfying the buckling resistance constraint are examined. Some minimum weight solutions are imposed to be buckling resistant only, that is, capable to sustain a given minimum admissible buckling load, while other solutions are imposed to be buckling and damage resistant, in other words, capable to sustain a given admissible buckling load being at the same time able to resist to a given impact energy without developing significant damage.
Then a-posteriori evaluation of costs is performed for the best minimum weight solutions. Such an evaluation takes, at the same time, into account the manufacturing costs, which depend on the selected manufacturing process and on the geometrical configuration, and the maintenance costs which are related to impact events and consequent repairing actions. Finally, the influence of the impact damage and buckling resistance constraints on the stiffened composite panel’s costs is critically discussed providing useful considerations oriented to a cost effective composites design.
1. Introduction
Safety requirements are mandatory for aerospace structures; however, modern design approaches should properly consider also weight and cost reduction as fundamental targets. In particular, the reduction of costs, apart from being a mere consequence of the weight reduction (increase in payload), should pass through an effective optimisation of the global aerospace component structural costs which are related to manufacturing and maintenance (including repair) aspects.
A consistent weight reduction can be achieved by adopting composite materials which allow to build very light structures, compared to those made of classical metal-based materials [1]: moreover, owing to the fact that composite materials can be tailored to give specific properties, the weight savings can be in principle accompanied by a consistent increase in strength and stiffness. In other words, high values of strength-to-weight and stiffness-to-weight ratio can be achieved by using composite materials.
چكيده
1- مقدمه
2- روش‌ها و اجرای FEM
3- هندسه‌ی پنل و مدل FEM
4- نتایج و بحث
4-1 مقاومت کمانش پنل سخت شونده‌ی T شکل
4-2 کمانش و مقاومت در برابر آسیب در پنل‌های سخت شونده‌ی T شکل
4-3 مقاومت کمانش پنل سخت شونده‌ی I شکل
4-4 کمانش و مقاومت در برابر آسیب در پنل‌های سخت شونده‌ی I شکل
4-5 برآورد هزینه‌های سیکل عمر با استفاده از تنظیمات بهینه‌سازی
5- نتیجه‌گیری
سپاسگذاری‌ها
Abstract
Keywords
1. Introduction
2. Methods and FEM implementation
3. Panel geometry and FEM model
4. Results and discussion
5. Conclusions
Acknowledgements
References
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه