複合材航空機主翼の空力・構造・破壊解析統合と非線形非定常性を考慮した設計法の確立

集成复合材料飞机机翼气动、结构和断裂分析，建立考虑非线性非定常的设计方法

• 批准号: 22KJ0229
• 负责人: 伊達 周吾
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0229/
• 关键词: 炭素繊維強化プラスチック; 流体構造連成問題; マルチフィジックス解析; マルチスケール解析; 寸法最適化

炭素繊維強化プラスチック（CFRP）製航空機に特有の設計手法の確立に向けて，数値計算によるCFRP製主翼設計の枠組みを構築し，解析結果について議論した．解析の枠組みを以下の三つの要素により構築した：A）流体と構造の双方向連成解析：B）マルチスケール解析を用いた材料強度と剛性の推算：C）多目的最適化による翼形状の設計．Aについて，流体と構造の双方向連成解析を導入し，静的つり合い時における空気力を基準とした翼構造設計を行った．剛体の翼を仮定した一方向連成解析が予測する空気力と比べ，双方向連成解析が予測する空気力は，約２５％小さいことを示した．翼内部構造の設計は，負荷される空気力に大きく影響を受けるため，翼設計における双方向連成解析の有用性を示したと言える．Bについて，ばね要素モデルや微視的有限要素解析による材料強度の予測を導入し，複合材料特有の破壊モードである繊維破断や局所座屈，亀裂の発生による強度を予測した．繊維選択による剛性と強度の変化を翼設計に組み込むことで，既存の航空機に未適用の繊維が翼の軽量化に寄与する効果を定量的に推算できることを示した．また，従来の繊維と比べて高剛性・高強度な繊維を使用することで，座屈強度や引張強度は増加するが，圧縮強度は同等か減少することが確認された．その結果，座屈強度と圧縮強度の傾向が異なることで，翼上面の破壊モードにも変化が生じることが示された．Cについて，遺伝的アルゴリズムを導入し，翼形状の最適化を行った．アスペクト比の大きい翼は抗力係数が低いものの構造重量が増加する傾向にあることを定量的に示した．また，翼形状によって翼構造の破壊モードが変化することを示した．このように，数値計算によるCFRP製主翼設計の枠組みを構築し，設計結果の議論を行った．枠組み内の流体・構造ソルバーの拡張を行い，非線形・非定常性を考慮した設計手法の確立を目指す．

Carbon enhanced equipment equipment (CFRP) aircraft equipment specific design method to make sure that the design direction is correct, and the calculation results show that the design of the main wing of the CFRP equipment is in order to improve the performance of the airplane. Analytical results are discussed in this paper. the following three elements are analyzed: a) two-way analysis of the fluid model: B) the calculation of the strength of the material: C) multi-purpose optimization of the shape of the wing. A) the design of the shape of the wing, and the analysis of both sides of the fluid. The static mechanical design of the airfoil is based on the design of the airfoil. One direction of the airfoil is calculated as an analytical force ratio, and the two directions are analyzed to predict the air force, and about 25% of the air force is displayed. The wing is designed for internal design, and the air force is affected by the load. The wing design equipment is used to analyze the usefulness in both directions. B, the finite element analysis of micro-TV is used to analyze the strength of the material, the strength of the composite material is different from that of the composite material, the strength of the composite material is different from that of the composite material. The strength of the equipment is affected by the strength of the wings. the existing aircraft is not used by the existing aircraft to quantify the calculation of the results and show that it is better than the strength of the wings. the strength of the existing aircraft is higher than that of the airfoil. The strength of the seat flexion leads to the strength of the seat, the strength, the strength. The shape of the wing is better than that of the airfoil. The resistance of the wing is lower than that of the large one. The weight of the wing is higher than that of the airfoil. The weight of the wing is higher than that of the airfoil. The weight of the wing, the weight, the weight. The results of the design are discussed. In the group, the fluid is used to create the system, and the design method is used to make sure that the target is set.