مکانیک ساختارهای هوشمند

مکانیک ساختارهای هوشمند

ارزیابی رفتار خستگی پره‌ی دواّر کامپوزیتی تحت اثر بارهای دامنه متغیر آیرودینامیکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی قم
10.30511/jmms.2026.2050092.1013
چکیده
پره‌های دوّار به کار رفته در بسیاری از سازه‌های مهندسی، به طور ذاتی و اجتناب‌ناپذیر، در معرض انواع بارهای دامنه متغیری قرار دارند که در طول زمان موجب خستگی و زوال استحکام آن‌ها می‌گردد. در مطالعه‌ی حاضر، رفتار خستگی یک پره‌ی کامپوزیتی متشکل از اسپار آلومینیومی و چندلایه‌ای کامپوزیتی، تحت اثر بارهای دامنه متغیر آیرودینامیکی مورد ارزیابی قرار گرفته است. اساس این ارزیابی، بر پایه‌ی فلسفه‌ی طراحی خستگی عمر ایمن استوار بوده است. ابتدا، بارهای وارد بر پره، در طیّ شرایط کاری مختلف استخراج شده است. سپس با اعمال این بارگذاری‌ها بر روی مدل عددی پره، مولفه‌های تنش (یا کرنش) وارد بر اجزاء فلزی و کامپوزیتی پره بدست آمده‌اند. در نهایت و بر اساس مولفه‌های تنش (کرنش) بدست آمده برای هریک از المان‌های مدل (در شرایط پروازی و زوایای گردش مختلف)، میزان پارامتر تجمیع آسیب خستگی اسپار آلومینیومی پره و هریک از لایه‌های معادل پوسته‌ی کامپوزیتی، محاسبه گردیده‌اند. نتایج نشان دهنده‌ی آن بوده است که آسیب خستگی هم در اسپار آلومینیومی و هم در اغلب لایه‌های کامپوزیتی، در نزدیکی ریشه پره، بیشتر است که لازم است در طراحی‌ این قطعه به آن توجه داشت. در کنار نتایج ارائه شده، متدولوژی انجام این ارزیابی نیز معرفی گردیده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigation of Fatigue Behavior of Composite Rotor Blades under Variable Amplitude Aerodynamics loads

نویسنده English

Ali Vojdani
Department of Mechanical Engineering, Qom University of Technology
چکیده English

Rotary blades used in many structures are inevitably exposed to variable amplitude loads that cause fatigue and deterioration of their strength over time. In the present study the fatigue behavior of a composite blade consisting of aluminum spar and composite laminate under the influence of variable amplitude aerodynamic loads has been evaluated. This evaluation has been based on the philosophy of safe life fatigue design. First, the loads acting on the blade have been extracted during different operating conditions. Then, by applying these loads to the FE model of the blade, the stress (or strain) components in metal and composite parts of the blade have been obtained. Finally, based on the stress (strain) components obtained for each of the model elements (in different flight conditions and rotation angles), the fatigue damage accumulation parameter of the aluminum spar and each of the equivalent layers of the composite shell have been calculated. The results have shown that the fatigue damage in both the aluminum spar and most of the composite layers is higher near the blade root, which is necessary to pay attention to in the design of this structure. In addition, the methodology of this evaluation is also introduced.

کلیدواژه‌ها English

Aerodynamic loads
Blade
Fatigue Damage

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 07 اردیبهشت 1405