Aplicacion Ala de Avion

Universidad Nacional de ColombiaDepartamento de Mecánica y Mecatrónica

Aplicación de elementos finitos

Aplicaciones de elementos finitos Ing. Daniel Alfonso Garcia L.

Las condiciones básicas para el uso de este elemento son:


Modelar problemas de esfuerzo plano, sin esfuerzos a través del espesor.

Modelar problemas de deformación plana, sin deformaciones a través del espesor.

Modelar problemas axisimetricos.

Representar comportamientos térmicos, magnéticos y eléctricos.

Usarse para modelar estructuras hechas de laminas o elementos de pared delgada.

Comportarse como un elemento tridimensional siendo bidimensional.

Solucionar diferentes tipos de análisis estructurales, térmicos, magnéticos y eléctricos.

Es un elemento caracterizado básicamente por que:


El ala de un avión es un cuerpo aerodinámico, compuesto de perfiles aerodinámicos, capaz de generar una diferencia de presiones entre su intradós y extradós al desplazarse por el aire lo que, a su vez, produce la sustentación que mantiene el avión en vuelo.


Estructura del ala:Largueros: Es el

principal elemento estructural del ala, atravesando toda la envergadura de la misma en dirección perpendicular al fuselaje. Los largueros soportan las cargas del vuelo y las alas cuando la aeronave está en el suelo


Estructura del ala:Costillas: Son

estructuras que dan resistencia a torsión al ala. Se encuentra intercalados de manera perpendicular a los largueros. Suelen estar vaciadas para eliminar material no necesario y aligerar peso.


Estructura del ala:Larguerillo: Son

pequeñas vigas que se sitúan entre costillas para evitar el pandeo local del revestimiento. Pueden estar integrados en el propio revestimiento formando una sola pieza.


Estructura del ala:Revestimiento: Es la

parte externa del ala, cuya misión es resistir esfuerzos cortantes y aislar el combustible del medio ambiente. Es lo que vemos como "la piel del ala".


Perfil aerodinámico:

Superficie sustentadora capaz de generar

grandes fuerzas de sustentación y a la vez contar con un pequeño arrastre.


Fuerzas aerodinámicas:

Sustentación: Fuerza desarrollada por un perfil aerodinámico.


Arrastre: Fuerza que impide o retarda el movimiento de un perfil aerodinámico.

Sustentación: Fuerza desarrollada por un perfil aerodinámico.

CL=Coefficiente de sustentación.

Arrastre: Fuerza que impide o retarda el movimiento de un perfil aerodinámico.

CL=Coefficiente de resistenica.


2

2

1vCSF LL

2

2

1vCSF DD

Descripción del problema:◦ Longitud del ala

6 [m]◦ Espesor de largueros

4 [cm]◦ Espesor de Revestimiento

2 [mm]◦ Espesor de Costilla

3 [cm]


◦ Radios de agujeros en las costillas

R1 = 2 [cm]

R2 = 2.5 [cm]

R3 = 2 [cm]

R4 = 2 [cm]◦ Material

Largueros: Acero 4130

Costillas: Acero 4130

Revestimiento: Aluminio 6061

Construcción de la geometría (costilla).


Construcción de la geometría (costillas).


Construcción de la geometría (largueros).


Construcción de la geometría (Esqueleto).


Construcción de la geometría (Revestimiento por medio de skinning).


Selección del material por medio de la librería de Ansys.


Selección y propiedades del elemento Plane42.


Selección del elemento

shell63.


Especificar las constantes reales (Costillas).


Especificar las constantes reales (Largueros).


Especificar las constantes reales (Revestimiento).


Aplicar los atributos a cada área.


Discretizacion.


Mallado.


Aplicaciones de restricciones.


Aplicaciones de cargas.

Fuerza de arrastre = 2705.5 [N]


Aplicaciones de cargas.

Fuerza de sustentación = 7440 [N]


Solucionar.


Deformación.


Ploteo de resultados (desplazamiento nodal).


Ploteo de resultados (Esfuerzo Von Mises).


Ploteo de resultados (Esfuerzo de Von Mises).


Herramienta para visualización de resultados Post-proceso.


Algunos formas para visualizar resultados.

Section: Muestra parte de la geometría que se encuentra sobre el plano de trabajo.

Capped hidden: Oculta parte de la geometría para observar datos internos.


Desplazamiento del plano de trabajo, usado como base para los tipos de visualización anteriores.

El plano de trabajo puede alinearse por medio de cualquiera de las opciones que aparecen en alignWP with.


Ploteo de deformaciones en el larguero principal usando section en la herramienta de corte.


Ploteo de deformaciones en el larguero principal usando Capped hidden en la herramienta de corte.


Ploteo de esfuerzos en el larguero principal usando Capped hidden en la herramienta de corte.


Gracias


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