Title (srp)

Istraživanje modaliteta degradacionih proces ljuske trupa putničke letelice i mogućnosti produženja zamornog veka : doktorska disertacija

Author

Đukić, Daniela, 1974-

Contributor

Grbović, Aleksandar, 1970-
Petrović, Nebojša, 1961-
Dinulović, Mirko, 1967-
Petrašinović, Danilo, 1960-
Radulović, Radoslav D., 1986-
Kastratović, Gordana, 1973-

Description (eng)

Judging by the trends that are currently going within the aviation industry, the topic chosen as the subject of research in this dissertation, is not just extremely up-to-date, but also very complex and multidisciplinary as well. Therefore, the approach to this issue also had to be multi-layered. In that sense, on the one hand, this topic is approached through theoretical research of the modalities of fuselage degradation processes that can occur in conditions of regular or incidental and accidental exploitation, while on the other hand it is considered by applying numerical simulation over fuselage models of real aircraft, in order to theoretically and practically perform an estimation of their fatigue sensitivity, with the assessment of eventual possibilities of extending their fatigue life.The mentioned field of study is especially focused on the problems of the fuselage, since it is:• Due to its configuration and function, most prone to the development of almost all types of degradation processes;• unlike the rest of the structure, exposed to the conditions of presurization, which is not only the most important fatigue cycle, but also, in its most extreme form, can be the cause of, the so-called, explosive decompression, which is, without a doubt, the most severe form of structural failure of an aircraft.In order to perform the most adequate analysis of the mentioned issues, it was necessary to:• Investigate the types of degradation processes to which the fuselage is generally prone, (with the definition of its particularly critical locations);• assess influential factors and types of risks;• refer to regulations and design concepts, as well as explicit cases of failure from practice;• analyze specific: Design solutions, applied materials, technological procedures and maintenance processes;• deal with analytical and numerical approaches that define the fracture parameters of such structures;• design calculation models and perform their explicit numerical estimation ...Therefore, it is easy to notice that the subject of research of this dissertation requires knowledge of a large number of disciplines, which is completely in line with the considered issue.Within the initial chapters of this thesis, emphasis is placed on the types of degradation processes whose development is prone to fuselage structures. However, given the scope of this topic, the most attention was paid to those types that are considered the most common today, ie. those that belong to the group of gradual and delayed forms of degradation of metal structures, for which the unique term "aging" is mostly used today. However, knowing that in relation to all other units of the aircraft, the fuselage is significantly in the forefront in all forms of damage, some attention had to be paid to investigation of forms of sudden types of degradation, which were considered both theoretically and through a significant number of real cases.It is certainly clear that the degree and type of potential degradation will be significantly affected by the characteristics of the aircraft, which include the type of materials used, design, selected technological procedures, quality of construction and maintenance.... Therefore, as an unavoidable segment of this issue must be explored how different materials behave in cases of such circumstances, and design solutions as well. Also, with which of these degradation processes we currently have difficulties in interpreting their scope and why it is difficult for certain structures to adequately restore their initial load capacity… These last questions are especially typical for composite solutions, which differ from metal, which is the reason why they are listed within special points of chapters.Also, it is well known that the aviation is quite burdened with regulations, so they certainly had to be included in such considerations. In particular, their study in this dissertation is mainly reduced to the issues of ensuring the airworthiness of aircraft that are marked as old (which primarily means that their initial maintenance program has been modified), then, on the development of the philosophy of Damage Tolerance (on which today's concepts of design and maintenance are based), as well as in the analysis of central accidents, where their causes are presented together with the regulations valid at the time, as well as in what way their shortcomings contributed to the mentioned accidens/incidents.In order to adequately analyze the devastation processes of the fuselage, an extremely important step is to define the most critical points, in terms of corrosive types of degradation, then, fatigue (and widespread fatigue) damage, with the inevitable determination of fuselage zones that are most vulnerable to sudden types of degradation (in terms of their position and type of damage). Of course, it must be emphasized here that the subject of research was not only within the existing structures, but also within those that are just coming into use, then, those that are partially in use, as well as those that currently exist only in experimental form or as an idea.The continuation of this analysis, which in some way can be considered as central, was first presented in the form of a theoretical overview of analytical procedures used in the assessment of the so-called F&DT parameters. In this sense, the approaches characteristic for the crack formation (S-N method) and the crack propagation phase (Fracture Mechanics) are analyzed, where a clear distinction is given between the procedures applied within the mechanics of linear-elastic and elastic-plastic fracture. Also here, the separate principles are used in the case of analysis of metal and composite structures, and certainly, we should not ignore the essential difference that exists between analytical and numerical methods (which cover the entire next chapter), as well as the difference in assesses that belong to the deterministic and probabilistic type...

Description (srp)

Ako je suditi po trendovima koji su trenutno na snazi unutar vazduhoplovne industrije, temu koja je izabrana kao predmet istraživanja ove disertacije možemo smatrati vrlo aktuelnom, ali takođe i vrlo složenom i multidisciplinarnom. Stoga je i pristup ovoj problematici svakako morao biti višeslojan. U tom smislu, ovoj temi je sa jedne strane prilaženo kroz teorijsko istraživanje modaliteta degradacionih procesa trupa, koji mogu nastati u uslovima regularne ili pak incidentne i akcidentne eksploatacije, dok je sa druge strane ona razmatrana primenom postupka numeričke simulacije nad modelima trupova stvarnih letelica, kako bi se i teorijski i praktično izvršila analiza njihove zamorne osetljivosti, uz procenu eventualnih mogućnosti produženja njihovog zamornog veka.Pomenuto polje proučavanja je posebno fokusirano baš na probleme trupa, obzirom da je isti:• Usled svoje konfiguracije i funkcije, najskloniji razvoju gotovo svih tipova degradacionih procesa;• za razliku od ostatka strukture, izložen uslovima presurizacije, što predstavlja ne samo najvažniji zamorni ciklus, nego i isti u svojoj najekstremnijoj formi može biti uzrok tzv. eksplozivne dekompresije, što je bez sumnje najteži oblik strukturalnog otkaza jedne letelice.U cilju vršenja što adekvatnije analize pomenute problematike bilo je potrebno:• Istražiti tipove degradacionih procesa kojima je trup uopšteno sklon, uz definisanje njegovih posebno kritičnih tačaka;• proceniti uticajne faktore i tipove rizika;• pozvati se na propise i projektne koncepte, kao i na eksplicitne slučajeve otkaza iz prakse;• izvršiti analizu konkretnih: Konstruktivnih rešenja, primenjenih materijala, tehnoloških postupaka i procesa održavanja;• pozabaviti se analitičkim i numeričkim pristupima koji definišu parametre otkaza ovakvih struktura;• projektovati proračunske modele i izvršiti njihovu eksplicitnu numeričku procenu...Dakle, lako je uočiti da predmet istraživanja ove disertacije zahteva poznavanje velikog broja disciplina, što je u potpunosti u skladu sa razmatranom problematikom.U okviru početnih poglavlja ovog rada, akcenat je stavljen na tipove degradacionih procesa čijem je razvitku sklona struktura trupa. Ipak, obzirom na obimnost ove teme, ovde su u većoj meri proučavani oni tipovi koji se danas smatraju najzastupljenijim, tj. oni koji spadaju u grupu postepenih i odloženih formi degradacije metalnih struktura, a za koje se danas najviše koristi jedinstveni termin „starenje“. Međutim, znajući da u odnosu na sve druge celine letelice trup znatno prednjači u svim formama oštećenja, ovde je određena pažnja morala biti posvećena i istraživanju iznenadnih tipova degradacije, koji su razmatrani kako teorijski, tako i kroz prikaz značajnog broja slučajeva iz prakse.Takođe, svakako je jasno da će na stepen i vid potencijalne degradacije značajnog uticaja imati i karakteristike same letelice, koje podrazumevaju vrstu primenjenih materijala, konstruktivno rešenje, izabrane tehnološke postupke, kvalitet izrade i održavanja.... Stoga se kao nezaobilazan segment proučavanja ove problematike mora istražiti i kako se u slučajevima ovakvih okolnosti ponašaju različiti materijali, odn. projektna rešenja, kao i sa kojim od ovih degradacionih procesa trenutno imamo poteškoće u tumačenju obima istih i zašto je pojedinim strukturama teško adekvatno vratiti njihovu početnu nosivost... Ova poslednja pitanja su posebno karakteristična za kompozitna rešenja, koja se u mnogo čemu razlikuju od metalnih, što predstavlja razlog zašto su ona navođena u okviru posebnih tačaka u cilju tumačenja pomenute tematike.Uz to, poznato je da je vazduhoplovstvo prilično opterećeno propisima, stoga su isti svakako morali biti uzeti u razmatranje. Konkretno, njihovo proučavanje se u okviru ove disertacije svodi uglavnom na pitanja obezbeđenja plovidbenosti letelica koje su označene kao stare (što prvenstveno znači da je njihov početni program održavanja modifikovan), zatim, na razvoj filozofije Tolerancije oštećenja (na kojoj su bazirani današnji koncepti i projektovanja i održavanja), kao i pri analizi centralnih vazduhoplovnih nesreća, gde su uporedo uz analize istih dati i propisi koji su važili u datom trenutku, kao i na koji način su njihove manjkavosti doprinele pomenutim nesrećama ili bile direktan uzrok nastalog akcidenta.U cilju adekvatne analize devastacionih procesa trupa, izuzetno važan korak predstavlja i definisanje najkritičnijih tačaka, i to u smislu dejstvovanja korozivnih tipova degradacija, zatim, zamornih (i višestrukih zamornih) oštećenja, uz svakako nezaobilazno određivanje zona trupa koje su najugroženije po pitanju pojave iznenadnih tipova degradacije (u smislu njihove pozicije i tipa oštećenja). Naravno, ovde se mora naglasiti da predmet istraživanja nisu bile samo postojeće vazduhoplovne strukture, već i one koje tek ulaze u upotrebu, zatim, one koje su delimično zastupljene, kao i one koje trenutno postoje samo u eksperimentalnoj formi ili kao ideja.Nastavak ove analize, koji se na neki način može smatrati i centralnim, je prvo predstavljen u obliku teorijskog pregleda analitičkih postupaka koji se koriste u proceni tzv. F&DT parametara. U tom smislu, analizirani su pristupi koji su karakteristični za fazu formiranja prsline (S-N metod) i fazu širenja prsline (Mehanika loma), gde je data jasna distinkcija između postupaka koji se primenjuju unutar mehanike linearno-elastičnog i elastično-plastičnog loma. Takođe, ovde su i razdvojena načela koja se koriste u slučaju analize metalnih odn. kompozitnih struktura, a svakako da ne treba zanemariti ni suštinsku razliku koja postoji između analitičkih i numeričkih metoda (koje pokrivaju čitavo naredno poglavlje), kao ni razliku u procenama koje pripadaju determinističkom i probabilističkom tipu...

Description (srp)

Mašinstvo - Vazduhoplovstvo / Mechanical Engineering - Aeronautic Datum odbrane: 29.03.2022.

Object languages

Serbian

Date

2021

Rights

© All rights reserved

Subject

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Ispitivanje materijala. Inženjerstvo materijala

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Tehnika vazdušnog transporta. Aeronautika

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Mašinstvo

Identifiers