Financiranje: Ministarstvo znanosti, obrazovanja i športa RH; Croatia Airlines

 

Ključne riječi: zrakoplovne konstrukcije, mehanika oštećenja, varijable oštećenja, metoda konačnih elemenata, kompozitne konstrukcije, sandwich konstrukcije, eksplicitne metode integracije, Abaqus/Explicit, Coupled Euler Lagrange, jednadžba stanja (EOS)

 

U okviru projekta, u suradnji s Croatia Airlines kao industrijskim partnerom, izrađen je prototip sustava za numeričku procjenu oštećenja zrakoplovnih konstrukcija koji uključuje: CAD bazu kritičnih elemenata zrakoplovne konstrukcije; proceduru određivanja oštećenja konstrukcije te procjene narušenosti normalnog rada pokretnih dijelova pri udaru stranih tijela kao i zemaljske opreme te validaciju procedure usporedbom rezultata sa Structural Repair Manual (SRM).

 

Razmatra se prije svega udar ptica u dijelove konstrukcije (krilca, pretkrilca, zakrilca) prema FAR 25.571. Razmatraju se konstrukcije izrađene od ugljičnih kompozita (CFRP), sandwicha te aluminijskih legura 2024 i 7075. Polje naprezanja određuje se metodom konačnih elemenata korištenjem tranzientne dinamičke analize programom Abaqus/Explicit. Primjenom korisničkog potprograma VUMAT konstitutivna jednadžba je definirana za karakteristična područja sandwich materijala. Popuštanje se određuje korištenjem parametara oštećenja (damage parameters), kriterija najvećeg posmičnog naprezanja (shear failure criterion) te Hashinovih kriterija popuštanja. Modeliranje ptice izvršeno je korištenjem spregnute Euler–Lagrange analize (CEL) gdje se kroz mrežu konačnih elemenata Eulerov materijal kreće i udara u konstrukciju (metu) koja je modelirana Lagrangeovim pristupom. Materijalni model ptice definiran je jednadžbom stanja (EOS). Kontaktne sile se s udarača na konstrukciju prenose penalty kontaktnim algoritmom. Radi povećanja numeričke efikasnosti, uveden je princip substrukturiranja (koji ne postoji u samom programu Abaqus/Explicit) korištenjem C# programa uz Python skripte. Aerodinamičko opterećenje se određuje programom Fluent, te se pomoću razvijenih Fortran programa podaci prenose korisničkim potprogramom VDLOAD u Abaqus/Explicit ulaznu datoteku.

 

Pored toga, primjenom izraza mehanike leta određuje se vektor brzine ptice udara u odnosu na referentni položaj zrakoplova kao i kut otklona krilaca, zakrilaca ili pretkrilaca. Pohranjivanjem detaljno modeliranih dijelova konstrukcije zrakoplova u bazu podataka, moguće je poznavanjem točne lokacije udara odrediti brzo odziv konstrukcije, te se informacije o oštećenjima dobivaju u kratkom roku, posebice za dijelove konstrukcije koji nisu vidljivi.

 

U okviru projekta formiran je na FSB Projektni laboratorij za numeričko modeliranje oštećenja u zrakoplovnim konstrukcijama radi verificiranja metodologije te njenog daljnjeg razvoja.

 

Suradnici: Prof. dr. sc. Ivica Smojver (voditelj projekta i glavni istraživač); Doc. dr. sc. Milan Vrdoljak; Prof. dr. sc. Tanja Jurčević Lulić; Darko Ivančević, mag. ing. aeroing.; Dario Mihaljević, dipl. inž. zr.; Mišo Klarić dipl. inž. str. (Croatia Airlines); Davor Bujan, dipl. inž. str. (Croatia Airlines); Mirko Hrvoje, dipl. inž. str. (Croatia Airlines).