Methodology Development and Validation of Weight Optimized Stiffeners Run-Out Design for Future Composite Wings
Fecha
Breve reseña
DOVER ha tenido como objetivo desarrollar una herramienta y una metodología de optimización de diseño dedicadas a respaldar el diseño de configuraciones de paneles rigidizados de material compuesto de diseño innovador y de peso optimizado con capacidad para mejorar todas las áreas y parámetros de configuración, como geometrías, secuencias de apilado o remaches anti-pelado. La precisión y fiabilidad de la metodología resultante se han validado mediante ensayos experimentales.
La propuesta de solución de DOVER ha sido la creación y validación de una herramienta de diseño y una metodología permitiendo la optimización de los paneles rigidizados de material compuesto estructurales de las alas. La herramienta desarrollada proporciona un entorno para la investigación de diseños ligeros innovadores, incluida la geometría del refuerzo, el grosor y la disposición de los diferentes componentes, la forma del estrechamiento o la configuración de los remaches anti-pelado. Mediante esta herramienta, el proyectista puede predecir el fallo de cualquier configuración de run-out de los rigidizadores y obtener una optimización global del panel con un considerable ahorro de tiempo, ya que no requiere complejos modelos numéricos para predecir el comportamiento, y económico, ya que no es necesario realizar costosas campañas de ensayo.
Para lograr esta solución, DOVER se ha estructurado en diferentes etapas que aseguran la máxima calidad, precisión y confiabilidad. A través de un estudio experimental inicial del comportamiento del panel rigidizado se establece una base experimental que se utiliza para desarrollar un modelo y generar una metodología de predicción de la aparición del fallo. Esta metodología se pone en práctica mediante el diseño de diferentes configuraciones de panel rigidizado innovadoras. Las soluciones optimizadas se evaluan y correlacionan con los resultados experimentales. Para ello, en una etapa final, se han fabricado paneles mono rigidizados, y obtenido tensiones y deformaciones en el momento del fallo para validar el desarrollo.
El trabajo realizado para conseguir los objetivos citados se ha estructurado en cuatro tareas principales:
Tarea 1.- Definición de las campañas de ensayo, fabricación de probetas y ejecución de las campañas de ensayo iniciales, incluyendo impacto sobre probetas, ensayos de tracción y compresión, tanto estáticos como a fatiga tras impacto y realización de estos ensayos a temperatura ambiente, en condiciones de frío y en condiciones de humedad y calor.
Tarea 2.- Elaboración de modelos de elementos finitos, correlando sus resultados con los resultados obtenidos experimentalmente para el posterior desarrollo de una metodología y un criterio que permite predecir el inicio del fallo.
Tarea 3.- Desarrollo de paneles rigidizados innovadores mediante estrategias de optimización en modelos sencillos de elementos finitos usando la metodología del proyecto.
Tarea 4.- Validación de los nuevos diseños mediante ensayos experimentales sobre probetas mono rigidizadas bajo tracción y compresión tanto con cargas estáticas como a fatiga tras impacto.
