Нумеричко моделирање делова структуре летелице од вишеслојних композитних материјала у подручју геометријске нелинеарности

Abstract

Циљ истраживања је успостављање погодне нумеричке процедуре за одређивање чврстоће и крутости главног стајног трапа Тактичке беспилотне летелице Пегаз. Главни стајни трап је типа гибња израђеног од вишеслојних композитних материјала, карбона и стакла, и представља један од најосетљивијих делова летелице. За одређивање померања и расподеле напона у гибњу је коришћена метода коначних елемената (МКЕ). Понашање гибња, под дејством оптерећења, залази у област геометријски нелинеарних проблема и при моделирању је коришћен нелинеарни тип анализе. Механичке карактеристике материјала који су коришћени за израду гибња су одређене експериментално. Ради верификације резултата добијених нумеричким путем гибањ је испитан експериментално. Резултати померања као и чврстоћа добијени експерименталним путем су упоређени са нумерички добијеним резултатима и постигнуто је добро слагање. Радом је успостављен поуздан и ефикасан нумерички приступ прорачуна структуралних елемената израђених од композита чије понашање улази у подручје геометријске нелинеарности.

The goal of this research is to establish a suitable numerical procedure, for determining the strength and stiffness of the main landing gear, of the Tactical unmanned aerial vehicle, Pegaz. The main landing gear is of the leaf spring type and is made of layers of Carbon and Glass composite materials, and represents one of the most sensitive parts of UAV. For determining displacement and stress distribution in the leaf spring, the Finite Element analysis (FEA) was performed. Leaf spring behavior is geometrically nonlinear; therefore a nonlinear type of analysis was performed. Mechanical properties of the composite materials used for the leaf spring was experimentally determined. To verify the numerical results, experimental tests on leaf spring were performed. Experimental results of displacement and strength were compared with the numerical results, and a strong correlation was found. This work establishes a reliable and effective numerical approach for the calculation of structural elements made from a composite material, whose behavior is geometrically nonlinear.