Tez Arşivi

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü

Aeroelastic analysis of nonlinear control surfaces

Doğrusal olmayan kontrol yüzeylerinin aeroelastik analizi

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 93012 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

ABSTRACT AEROELASTIC ANALYSIS OF NONLINEAR CONTROL SURFACES Yıldız, Erdinç Nuri M.Sc, Department of Mechanical Engineering Supervisor: Prof. Dr. Nevzat Özgüven December 2000, 143 pages In this thesis, the effects of structural nonlinearities on the aeroelastic behaviour of control surfaces are investigated. Control surfaces are extensively used in guiding aircraft and missiles. Control surfaces are connected to servo actuators by mechanisms, which affect the overall behaviour of control surfaces. Dynamic and static stability of control surfaces must be checked under aerodynamic forces that depend on rigid and flexible motions of control surfaces. Otherwise, control failure may occur within the operational speed range. Linear models are usually sufficiently accurate for preliminary design. However, some practically encountered aeroelastic problems, such as limit cycle oscillation and chaotic response, can only be analysed by nonlinear models. It is not possible to predict even the existence of such behaviour with linear models. Amplitude of a limit cycle oscillation, which depends on system parameters, may iiibe high enough to destroy the system. Components that serve long periods may also encounter wear and fatigue problems because of limit cycle oscillations. Nonlinearities affect the stability boundaries. A system that seems to be stable with linear models may become unstable in practice when nonlinearities are introduced. Material properties and manufacturing tolerances are the main sources for structural nonlinearities. Aerodynamic forces are known to be highly nonlinear at transonic speeds. In this study, mathematical models are developed for linear aerodynamic and nonlinear structural forces. However, control forces are not included. Both time and frequency domain solution techniques are developed. It is observed that frequency domain methods have great computational advantage over time domain methods. However, frequency domain methods can only be used when response is harmonic. Existence of strong higher harmonics decreases the accuracy of frequency domain methods. It is possible to observe every type of response with time domain methods. However, the computational cost increases as the degree of freedom of system is increased. Analyses are performed for freeplay type of nonlinearity. Effect of freeplay on dynamic response is studied through several case studies. Keywords: Aeroelasticity, Control Surface, Unsteady Aerodynamics, Nonlinear Structural Dynamics, Flutter, Divergence, Limit Cycle IV

Summary:

oz DOĞRUSAL OLMAYAN KONTROL YÜZEYLERİNİN AEROELASTÎK ANALİZİ Yıldız, Erdinç Nuri Yüksek Lisans, Makina Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof Dr. Nevzat Özgüven Aralık 2000, 143 sayfa Bu çalışma, doğrusal olmayan yapısal özelliklerin kontrol yüzeylerinin aeroelastik davranışları üzerindeki etkilerini incelemektedir. Kontrol yüzeyleri, uçak ve füzelerin yönlendirilmesinde sıkça kullanılmaktadır. Kontrol kanatları, davranışlarını etkileyen mekanizmalar ile servo hareket kaynaklarına bağlanmaktadırlar. Kontrol kanatlarının, katı ve esnek hareketlerine bağlı aerodinamik yükler altındaki dinamik ve statik kararlılıkları kontrol edilmelidir. Aksi takdirde çalışma hızı aralığında kontrol kaybedilebilir. Doğrusal modeller ön tasarım için genellikle yeteri kadar hassastır. Fakat pratikte karşılaşılan kısır döngü titreşimi ve kaotik davranış gibi bazı aeroelastik problemler sadece doğrusal olmayan modeller ile incelenebilir. Doğrusal modeller ile bu tip davranışları öngörmek bile mümkün değildir. Kısır döngü titreşimininsistem parametrelerine bağlı genliği, sistemi tahrip edebilecek kadar büyük olabilir. Uzun süreli çalışan parçalar kısır döngü titreşimi nedeniyle aşınma ve yorulma gibi problemlerle karşılaşabilir. Doğrusal olmayan özellikler kararlılık sınırlarım değiştirmektedirler. Doğrusal modellerle kararlı görünen bir sistem, pratikte doğrusal olmayan özellikler uygulandığında kararsızlaşabilir. Yapısal doğrusallığı başlıca malzeme özellikleri ve üretim toleransları bozmaktadır. Transonik hızlarda aerodinamik kuvvetlerin doğrusal olmadıkları bilinmektedir. Bu çalışmada doğrusal aerodinamik ve doğrusal olmayan yapısal kuvvetler için matematiksel modeller geliştirilmiştir. Kontrol kuvvetleri ise gözönüne alınmamıştır. Hem zaman hem de frekans düzleminde çözüm teknikleri geliştirilmiştir. Frekans düzlemi yöntemlerinin hesap yönünden zaman düzlemi yöntemlerinden daha avantajlı olduğu gözlenmiştir. Fakat frekans düzlemi yöntemleri, çözümün harmonik olduğu durumlarda kullanılabilmektedir. Güçlü üst harmomklerin varlığı frekans düzlemi yöntemlerinin doğruluğunu azaltmaktadır. Zaman düzlemi yöntemleri ile her türlü çözüm gözlenebilmektedir. Fakat sistemin serbestlik derecesi arttıça hesaplama zamanı artmaktadır. Analizler boşluk tipi doğrusal olmayan özellikler için yapılmış, bu özelliklerin dinamik davranışa olan etkileri farklı durumlar için incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: Aeroelastisite, Kontrol Yüzeyi, Durağan Olmayan Aerodinamik, Doğrusal Olmayan Yapısal Dinamik, Çırpıntı, Iraksama, Kısır Döngü vi