منصة الرسائل والاطاريح: إستبيان التصميم الأمثل لمنشأ جناح طائرة (GTX) تحت تأثير أحمال قصور ذاتي

الخلاصة

في هذه الرسالة، تمّ تقديم التصميم الأمثل لمنشأ جناح طائرة (GTX) والمصممة من قبل وكالة ناسا الفضائية تحت تأثير أحمال القصور الذاتي الناتجة من حركتها العامة ثلاثية الإبعاد. تمّ النظر الى الدراسة التصميمية للجناح قيد الدراسة من جانبين رئيسيين: الأول هو دراسة المسألة الديناميكية، الثاني هو تنفيذ تقنية الأمثلية الإنشائية المعتمدة. إنّ دراسة المسألة الديناميكية قُسّمت بدورها الى جزأين:الأول هو دراسة مسألة الحركة (الحركة العامة ثلاثية الأبعاد لمنشأ طائرة (GTX) إنتقالياً ودورانياً)، بينما الثاني هو دراسة مسألة التحريك لتقييم أحمال القصور الذاتي المتولدة في الجناح كنتيجة لحركته العامة ثلاثية الأبعاد (وقد إستخدمت مبادئ الدفع والزخم في حل مسألة التحريك). تمّ النظر الى مسألة الأمثلية الإنشائية لاكمياً لمنشأ الجناح لكلا نوعي المتغيرات: الشكلية والمادية. إنّ إستبيان المتغيرات الشكلية لاكمياً يتضمّن تغيير موقع وتوجه المجسآت (ستة نماذج تمّ أخذها بنظر الإعتبار في العمل الحالي لتجسيد هذا النوع من الأمثلية الشكلية, ولذلك فإنّ الفرق بين أي نموذج وآخر يكمن في التغيّر الملحوظ في موقع وتوجه المجسآت وترتيبها). إنّ إستبيان المتغيرات المادية لاكمياً يتضمن تغيير المواد الإنشائية لمنشأ الجناح بإستخدام النمذجة متعددة المواد بمواد مرنة آيزوتروبية مع فرض أنّ كل مجسأ يكون مكوناً من مادة واحدة، ولذلك فإنّ نوعين من المواد (السبائك) إعتُبرت ناجحة عملياً في تركيب منشأ جناح طائرة (GTX) (29 سبيكة تيتانيوم و 48 سبيكة ألمنيوم). الوزن الإنشائي تم اعتباره كدالة هدف للتصميم وقد تم استخدام معيارية فشل المقاومة مع وجود قيود على التردد الإنشائي والإزاحة الإنشائية. متغيرات التصميم ضمن النموذج الواحد محددة بمجموعة خواص المادة لكل مادة مكونة للمنشأ. تم هيكلة برنامج الحاسبة بإستخدام لغة فورتران 77 لإستبيان المسألة الديناميكية، بينما تم إعتماد طريقة العنصر المحدد بإستخدام برنامج ) (ANSYS V5.4 للتعامل مع مسألة الأمثلية الإنشائية. إنّ دراسة التأثيرات تبيّن أنّ معامل المرونة ليس له أي تأثير على تغيير الإجهاد للنمذجة وحيدة المادة، بينما نتائج الأمثلية الإنشائية تكشف أنّ معامل المرونة يلعب الدور المهم في تغيير الإجهاد في المواد المأخوذة بنظر الإعتبار للنمذجة متعددة المواد. وكذلك فإنّ نتائج الأمثلية الإنشائية تكشف أنّ قيم كلاً من التردد الطبيعي والإزاحة الإنشائية لمنشأ سبائك الألمنيوم هي أعلى منها لمنشأ سبائك التيتانيوم لنفس النموذج. كذلك فإنّ نتائج الأمثلية الإنشائية تكشف أنّ النموذج ذو المجسآت العرضية والنموذج ذو الحشوات الخلوية المستطيلة الشكل هما التصميمين الأكثر نجاحاً لأنهما يمتلكان القيم العليا للمقاومة والصلابة الإنشائية بين النماذج قيد الدراسة، حيث إنّ النموذج ذو المجسآت العرضية يحقق نسبة وزن مقدارها (0.580758) للحصول على وزن أدنى مقداره (29.1058 كيلوغرام) والنموذج ذو الحشوات الخلوية المستطيلة الشكل يحقق نسبة وزن مقدارها (0.58975) للحصول على وزن أدنى مقداره (29.3869 كيلوغرام).