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The effect of nonlinear elastic materials on swept aeroelastic wings

Bramsiepe, Kjell und Klimmek, Thomas und Krüger, Wolf R. und Tichy, Lorenz (2019) The effect of nonlinear elastic materials on swept aeroelastic wings. DLRK 2019 - Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2, 30. Sep. - 02. Okt. 2019, Darmstadt, Germany.

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Kurzfassung

Aircraft design under the terms of regulations postulates load cases between 2.5g and ‑1.0g. According to statistical load data, high manoeuvre and gust loads (-1.0g and 2.5g) occur seldom, but they determine aircraft structures. In contrast to linear aircraft materials (e.g. aluminium, carbon), rubber like materials show nonlinear elastic behaviour. Hence, the aim is to create passive load alleviation with nonlinear elastic materials. The idea is to increase the performance during low load cases around cruise and to decrease the loading for high load cases. In other words, we want to create a wing which is stiff during cruise and which gets more flexible at high loading cases. To examine this, an iterative process computes three trimmed quasi steady manoeuvres (1.0g, 2.5g, -1.0g). In doing so, the process considers the aeroelastic coupling. It iteratively calculates loads and deformations, using the Vortex Lattice Method (VLM) for the aerodynamic analysis and the Nonlinear Solution of MSC Nastran (SOL400) for the structural analysis. Also, Solution 400 computes the deformation due to the loads iteratively. The process utilises a rectangular 30° aft swept wing with a wingspan of 60 m which is close to common long range aircraft. A finite element model with beam elements represents the load carrying structure. A vortex lattice simulates the aerodynamics. The reference wing structure with the linear material is untwisted. To compare two different approaches of nonlinear elastic materials, the corresponding wing structures are pretwisted. This ensures an equal lift distribution of the 1g load cases. The root bending moment decreases of about 3.98% for the material with the stiffer area at cruise conditions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/130151/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:The effect of nonlinear elastic materials on swept aeroelastic wings
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bramsiepe, KjellKjell.Bramsiepe (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Klimmek, ThomasThomas.Klimmek (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5573-7355NICHT SPEZIFIZIERT
Krüger, Wolf R.Wolf.Krueger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7949-1169NICHT SPEZIFIZIERT
Tichy, LorenzLorenz.Tichy (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9092-5864NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:30 September 2019
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:nonlinear elastic material, passive load alleviation, aeroelastic tailoring, material tailoring
Veranstaltungstitel:DLRK 2019 - Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2
Veranstaltungsort:Darmstadt, Germany
Veranstaltungsart:nationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:30. Sep. - 02. Okt. 2019
Veranstalter :DGLR - Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberath e.V.
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:keine Zuordnung
DLR - Forschungsgebiet:keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):keine Zuordnung
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aeroelastik > Lastanalyse und Entwurf
Hinterlegt von: Bramsiepe, Kjell
Hinterlegt am:23 Dez 2019 15:50
Letzte Änderung:23 Dez 2019 15:53

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