Publication detail

Topometry FEM optimization of the wing structure of the transport aircraft

KATRŇÁK, T. JURAČKA, J.

Czech title

Topometrická MKP optimalizace konstrukce křídla dopravního letounu

English title

Topometry FEM optimization of the wing structure of the transport aircraft

Type

journal article in Web of Science

Language

en

Original abstract

The article presents the topometry optimization of the critical semi-shell wing structure of the aircraft in the Commuter category of the CS-23 regulation standard (EASA 2012). Modern finite element (FE) optimization methods are used. The main outcome is that the milled integral lower wing panel allows significant weight savings due to an optimization of the thickness of each skin segment. The FE model validation with the analytical software and the selection of structural constraints and requirements for the optimization are described in this article. Also, a final stress analysis and a complex load capacity analysis validate required properties of designed structural modifications with an optimal stress distribution. Additionally the analysis of weight savings and elongation of the fatigue durability according to the Damage tolerance methodology was done.

Czech abstract

Tento článek prezentuje topometrickou optimalizaci kritické poloskořepinové konstrukce křídla dopravního letounu v kategorii pro sběrnou dopravu podle leteckého předpisu CS-23 (EASA 2012). Při výpočtech jsou použity moderní optimalizační metody konečných prvků. Hlavním výsledkem je významná úspora hmotnosti frézovaného integrálního spodního panelu křídla pomocí optimalizace tloušťky každého segmentu potahu. V tomto článku je popsána validace MKP modelu pomocí analytického softwaru a výběr konstrukčních omezení a požadavků na optimalizaci. Také závěrečná pevnostní kontrola a komplexní kontrola únosnosti konstrukce potvrdily požadované vlastnosti navržených konstrukčních modifikací s optimálním rozložením napětí. Následně byla provedena vyhodnocení hmotnostních úspor a prodloužení únavové životnosti podle metodologie s přípustným poškozením (Damage tolerance).

English abstract

The article presents the topometry optimization of the critical semi-shell wing structure of the aircraft in the Commuter category of the CS-23 regulation standard (EASA 2012). Modern finite element (FE) optimization methods are used. The main outcome is that the milled integral lower wing panel allows significant weight savings due to an optimization of the thickness of each skin segment. The FE model validation with the analytical software and the selection of structural constraints and requirements for the optimization are described in this article. Also, a final stress analysis and a complex load capacity analysis validate required properties of designed structural modifications with an optimal stress distribution. Additionally the analysis of weight savings and elongation of the fatigue durability according to the Damage tolerance methodology was done.

Keywords in Czech

FEM, topometrická optimalizace, konstrukce křídla, pevnostní kontrola.

Keywords in English

FEM, topometry optimization, wing structure, stress analysis.

Released

27.03.2017

Publisher

Vilnius Gediminas Technical University (VGTU) Press

Location

Vilnius, Litevská republika

ISSN

1648-7788

Volume

2017

Number

21

Pages from–to

29–34

Pages count

6

BIBTEX


@article{BUT134592,
  author="Tomáš {Katrňák} and Jaroslav {Juračka},
  title="Topometry FEM optimization of the wing structure of the transport aircraft",
  year="2017",
  volume="2017",
  number="21",
  month="March",
  pages="29--34",
  publisher="Vilnius Gediminas Technical University (VGTU) Press",
  address="Vilnius, Litevská republika",
  issn="1648-7788"
}