Sprężystość i stateczność konstrukcji lotniczych

stacjonarne

II stopnia

wybieralny

W 20/+ ; Ć 20/+ ; L 10/+ ; Razem: 50

wybrane działy matematyki: znajomość podstaw teoretycznych z zakresu różniczkowania i całkowania funkcji zmiennych rzeczywistych i zespolonych, rozwiązywania równań różniczkowych cząstkowych z uwzględnieniem zagadnień granicznych, analizy funkcji harmonicznych

wybrane działy fizyki: znajomość podstaw teoretycznych z zakresu statyki i dynamiki fundamentalnych struktur ciągłych (pręty, belki, membrany, płyty)

projektowanie i optymalizacja konstrukcji lotniczych: znajomość podstaw teoretycznych z zakresu budowy, sposobu obciążenia i wytężenia podstawowych elementów konstrukcji płatowcowych.

semestr drugi / lotnictwo i kosmonautyka / samoloty i śmigłowce

prof. dr hab. inż. Aleksander OLEJNIK, dr inż. Robert ROGÓLSKI

aktywność / obciążenie studenta w godz.:

1. Udział w wykładach / 20

2. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów i przygotowanie do zaliczenia / 15

3. Udział w ćwiczeniach / 20

4. Samodzielne przygotowanie się do ćwiczeń / 30

5. Udział w laboratoriach / 10

6. Samodzielne przygotowanie się do laboratoriów / 20

7. Udział w konsultacjach / 3

8. Udział w zaliczeniu / 2

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 120 / 4 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli: 1.+3.+5.+7.+8.=55 / 2,0 ECTS

Zajęcia o charakterze praktycznym: 5.+6.=30 / 1,0 ECTS

Wprowadzenie do teorii sprężystości. Ściskanie prętów, zginanie belek – utrata stateczności konstrukcji ramowych i kratownicowych. Rodzaje wyboczenia ze względu na postać odkształceń i warunki brzegowe. Nieliniowe równania równowagi belek. Stateczność płyt i powłok, nieliniowe równania równowagi płyt i powłok. Stateczność sprężystych ciał w potencjalnym przepływie. Flatter klasyczny samolotów jako przykład utraty stateczności dynamicznej. Niebezpieczne zjawiska aerosprężystości statycznej.

Wykład / 20

Metoda werbalno-wizualna – omówienie ustne z jednoczesnym zapisaniem na tablicy formuł i zależności oraz demonstracja układów konstrukcyjnych, schematów i wykresów na rysunkach tablicowych bądź w trybie pokazu multimedialnego.

1. Wprowadzenie do teorii sprężystości – podstawowe pojęcia i twierdzenia. / 2h

2. Konstrukcje prętowe – ramy i kratownice. / 2h

3. Wyboczenie prętów – rodzaje wyboczenia ze względu na warunki brzegowe. / 2h

4. Statyka elementów cienkościennych – pręty o przekrojach cienkościennych, tarcze i płyty. / 2h

5. Stateczność płyt i powłok. / 4h

6. Nieliniowe równanie równowagi belek. / 2h

7. Nieliniowe równania równowagi płyt i powłok. / 2h

8. Niebezpieczne zjawiska aerosprężystości statycznej. / 2h

9. Niestateczność dynamiczna konstrukcji – drgania samowzbudne typu flatter i shimmy. / 2h

Ćwiczenia / 20

Zadania i problemy obliczeniowe zapisywane, omawiane i rozwiązywane na tablicy przez słuchaczy ze wsparciem prowadzącego zajęcia.

1. Wyznaczanie przemieszczeń belek i prętów – metoda energetyczna, równanie Maxwella-Mohra. / 2h

2. Obliczenia konstrukcji ramowych i kratownicowych. / 2h

3. Wyznaczanie obciążeń krytycznych powodujących utratę stateczności ściskanych prętów, wpływ warunków brzegowych. / 2h

4. Obliczenia statyczne elementów prętowych, tarczowych i płytowych. / 2h

5. Wyznaczanie obciążeń krytycznych powodujących utratę stateczności płyt prostokątnych podlegających ściskaniu i ścinaniu. / 4 h

6. Przykłady obliczeń statycznych konstrukcji belkowych. / 2h

7. Przykłady obliczeń statycznych konstrukcji płytowych i powłokowych. / 2h

8. Wyznaczanie krytycznych prędkości dywergencji skrętnej skrzydła i rewersu sterów. / 2h

9. Metody rozwiązywania równania flatteru aerosprężystej powierzchni nośnej. / 2h

Laboratoria / 10

Przeprowadzenie badań doświadczalnych na stanowiskach laboratoryjnych lub obliczeń numerycznych z zastosowaniem modeli symulacyjnych przygotowanych w oprogramowaniu CAD/CAE.

1. Symulacja stateczności ściskanych prętów z różnymi warunkami brzegowymi. / 2h

2. Symulacja stateczności ściskanych płyt gładkich oraz płyt wzmacnianych podłużnicami. / 2h

3. Symulacja wytężenia i odkształcenia cylindrycznego panelu powłokowego obciążonego ciśnieniem statycznym. / 2h

4. Pomiary rezonansowe wybranego zespołu konstrukcyjnego płatowca. / 2h

5. Modelowanie struktury aerosprężystej do numerycznej analizy drgań własnych i flatteru. / 2h

podstawowa:

Bisplinghoff R. L., Ashley H., Halfman R. L.: Aeroelasticity. Addison-Wesley Publishing Company, Inc. 1955.

Brzoska Z..: Statyka i stateczność konstrukcji prętowych i cienkościennych. PWN Warszawa 1965; syg. II – 36221.

Nowotarski I.: Wytrzymałość konstrukcji lotniczych. Skrypt WAT, Warszawa 1986; syg. S – 45808.

Scanlan R. H., Rosenbaum R.: Drgania i flatter samolotów. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1964.

uzupełniająca:

Chun-Yung Niu M.: Airframe Stress Analysis and Sizing. Hong Kong Conmilit Press Ltd. 1999.

Olejnik A.: Aerosprężystość układów powierzchniowych. X-Serwis, Warszawa 1996.

Rakowski J.: Teoria sprężystości. Skrypt Politechniki Poznańskiej, AlmaMater 2003/2004.

Solecki R., Szymkiewicz J.: Układy prętowe i powierzchniowe – obliczenia dynamiczne. Arkady, Warszawa 1964.

symbol / efekt kształcenia / odniesienie do efektów kierunku

W1 / Ma poszerzoną i pogłębiona wiedzę w zakresie fizyki kontinuum sprężystego w tym wiedzę niezbędna do zrozumienia zjawisk fizycznych wynikających z materiałów stosowanych w technologiach lotniczych / K2_W02

W2 / Ma podbudowaną teoretycznie szczegółową wiedzę w zakresie wysilenia konstrukcji statku powietrznego a także wiedzę o wpływie parametrów konstrukcyjnych na stabilność pracy elementów obciążonej konstrukcji / K2_W08

U1 / Potrafi opracować wyniki analizy doświadczalnej lub symulacji modelowej oraz potrafi przygotować raport omawiający jakość uzyskanych rezultatów / K2_U03

U2 / Potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne w zakresie analizy zjawisk aerosprężystości i stateczności konstrukcji lotniczych z uwzględnieniem możliwości rozwiązywania równań różniczkowych opisujących analizowane problemy / K2_U06

U3/ Potrafi formułować i wykorzystywać dedykowane narzędzia analityczne, symulacyjne i eksperymentalne w sprawdzaniu kryteriów aerosprężystości i stateczności konstrukcji eksploatowanej oraz przy ocenie bezpieczeństwa konstrukcji projektowanej /K2_U13

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: zaliczenia z oceną.

Zaliczenie na ocenę jest przeprowadzane w formie pisemnego testu sprawdzającego.

Warunkiem koniecznym do uzyskania zaliczenia jest uzyskanie pozytywnej oceny w ramach zaliczenia ćwiczeń audytoryjnych oraz ćwiczeń laboratoryjnych, a następnie zaliczenie pisemnego testu sprawdzającego.

Zaliczenie ćwiczeń na ocenę odbywa się na podstawie oceny za indywidualne wykonanie zadań rachunkowych zadanych przez prowadzącego do samodzielnego wykonania oraz ocen uzyskanych przez słuchacza za zadania rozwiązywane w toku zajęć audytoryjnych.

Zaliczenie zajęć laboratoryjnych na ocenę odbywa się na podstawie ocen uzyskanych przez słuchacza za wykonanie wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych.

Efekty W1 i W2 sprawdzane są na pisemnym teście sprawdzającym z wiedzy teoretycznej.

Efekty U1 i U3 sprawdzany jest w toku realizacji pomiarów lub symulacji na ćwiczeniach laboratoryjnych oraz na podstawie samodzielnie opracowanych sprawozdań z przeprowadzonych czynności; sprawozdanie musi uwzględniać takie elementy jak: cel ćwiczenia, opis metodyki wykonania, raport zestawiający uzyskane wyniki (doświadczalne / numeryczne), wnioski końcowe natury inżynierskiej.

Efekt U2 sprawdzany jest na ćwiczeniach audytoryjnych podczas wykonywania zadań sformułowanych przez prowadzącego oraz poprzez sprawdzenie zadań rachunkowych zleconych do samodzielnego wykonania.

brak