Velivoli - ottimizzazione della produzione
La riduzione del peso del velivolo è in grado di fornire importanti riduzioni nel consumo di carburante e delle emissioni associate. Gli scienziati finanziati dall'UE hanno avviato il progetto FUSDESOPT, volto alla valutazione dei metodi di produzione pertinenti e i carichi strutturali associati alla fusoliera più leggera di un velivolo. Gli scienziati hanno confrontato tecnologie di saldatura con raggio laser a rivettatura tradizionale per strutture con pareti metalliche sottili con elementi di irrigidimento (traverse) per determinare il potenziale di risparmio in termini di massa. Hanno innanzitutto implementato calcoli manuali convenzionali e quindi hanno analizzato l'utilità, l'accuratezza e il carico computazionale di vari modelli con metodo degli elementi finiti 2D e 3D. I ricercatori hanno confrontato le modalità di guasto di configurazioni con traverse saldate previsti dai test di trazione 2D con analisi della compressione dei pannelli 3D. La compressione dei pannelli è utilizzata per testare il carico statico dominante dei componenti della fusoliera del velivolo. Le differenze nelle modalità di guasto locali previsti hanno dimostrato che la forza della compressione di pannelli 3D non può essere interpolata da campioni di test di trazione 2D. Tuttavia, le analisi 2D sono preziose per la valutazione della forza relativa dei materiali e delle giunzioni in generale. La resistenza alla deformazione strutturale nel carico dei test di trazione suggerisce una buona resistenza alla rotazione della traversa. I partner hanno confrontato un modello a shell 3D con un modello solido 3D per ottimizzare il trade-off tra carico computazionale e accuratezza. Gli elementi finiti degli shell hanno modellato bene i comportamenti globali in ampie zone in un tempo relativamente breve di appena poche ore. Tuttavia, non sono riusciti a cogliere i guasti locali dei cordoni di saldatura con l'accuratezza richiesta. FUSDESOPT ha evidenziato i vantaggi e gli svantaggi dei diversi modelli di componenti della fusoliera leggeri e rinforzati da traverse, nella valutazione della saldatura con raggio laser rispetta alla rivettatura convenzionale. L'ulteriore ottimizzazione di codici per bilanciare l'accuratezza con carico computazionale faciliterà un più rapido sviluppo di design migliori. Una fusoliera di peso minore comporterà una riduzione dei consumi di carburante e delle emissioni con un vantaggio per l'ambiente. Migliorerà inoltre la posizione competitiva globale dell'industria aeronautica UE, che sta affrontando un profilo di consumatori più ecologici in crescita.
Parole chiave
Leggero, velivolo, raggio laser, saldatura, rivettatura, traverse, elementi finiti, guasto, compressione dei pannelli
