Kul Aircraft Structural Design (4 cr) Structure Design for Assignment 1 INTEGRATED LECTURE IL-1

Samankaltaiset tiedostot
Kul Aircraft Structural Design (4 cr)

Kul Aircraft Structural Design (4 cr) Assignment 1 EVALUATION - Arviointi

Kul Aircraft Structural Design (4 cr) Structure Design for Assignment 1 INTEGRATED LECTURE IL-2

Kul Aircraft Structural Design (4 cr) Assignments overview

Efficiency change over time

Kul Aircraft Structural Design (4 cr) Fatigue Analysis for Assignment 3 INTEGRATED LECTURE IL-4

VBE2 Työpaketit Jiri Hietanen / TTY

Other approaches to restrict multipliers

7.4 Variability management

Kul Ship Project A. Course contents. Heikki Remes. Applied Mechanics Marine Technology

Collaborative & Co-Creative Design in the Semogen -projects

7. Product-line architectures

WP3 Decision Support Technologies

TIEKE Verkottaja Service Tools for electronic data interchange utilizers. Heikki Laaksamo

Eurokoodi 2016 seminaari

Introduction to Automotive Structure

EU:n tuulivoimateknologiaplatformin TPWIND:in aktiviteetit. TEKES tuulivoiman workshop Hannele Holttinen, VTT

Innovative and responsible public procurement Urban Agenda kumppanuusryhmä. public-procurement

Alternative DEA Models

LAADUSTA KANSAINVÄLISTÄ KILPAILUKYKYÄETUA ESITELMÄN SISÄLTÖ: 1. SABRISCAN-TARINA 2. TULOKSET 3. YHTEENVETO

RAIN RAKENTAMISEN INTEGRAATIOKYVYKKYYS

Enterprise Architecture TJTSE Yrityksen kokonaisarkkitehtuuri

Master s Programme in Building Technology Rakennustekniikka Byggteknik

Network to Get Work. Tehtäviä opiskelijoille Assignments for students.

Capacity Utilization

Aluksi. Riskien hallinta. Riskityyppejä. Riskillä on kaksi ominaisuutta. Reaktiivinen strategia. Proaktiivinen strategia

The CCR Model and Production Correspondence

Land-Use Model for the Helsinki Metropolitan Area

Konetekniikan koulutusohjelman opintojaksomuutokset

Olet vastuussa osaamisestasi

LUONNOS RT EN AGREEMENT ON BUILDING WORKS 1 THE PARTIES. May (10)

Jussi Klemola 3D- KEITTIÖSUUNNITTELUOHJELMAN KÄYTTÖÖNOTTO

Rekisteröiminen - FAQ

HITSAUKSEN TUOTTAVUUSRATKAISUT

National Building Code of Finland, Part D1, Building Water Supply and Sewerage Systems, Regulations and guidelines 2007

Making use of BIM in energy management

Statistical design. Tuomas Selander

LYTH-CONS CONSISTENCY TRANSMITTER

Lausuntopyyntöluettelo HUOM. Komiteoiden ja seurantaryhmien kokoonpanot on esitetty SESKOn komitealuettelossa

ISEB/ISTQB FOUNDATION CERTIFICATE IN SOFTWARE TESTING III

SESKO ry LAUSUNTOPYYNTÖ 7/08 LIITE Toimisto (5) HUOM. Komiteoiden ja seurantaryhmien kokoonpanot on esitetty SESKOn komitealuettelossa

Constructive Alignment in Specialisation Studies in Industrial Pharmacy in Finland

KANTAVIEN TERÄSRAKENTEIDEN OLETETTUUN PALONKEHITYKSEEN PERUSTUVA MITOITUS

Gap-filling methods for CH 4 data

SOTILASILMAILUTIEDOTE SIM-TO-LT-001 HENKILÖSTÖVAATIMUSTEN SOVELTAMINEN,

Tork Paperipyyhe. etu. tuotteen ominaisuudet. kuvaus. Väri: Valkoinen Malli: Vetopyyhe

Master's Programme in Life Science Technologies (LifeTech) Prof. Juho Rousu Director of the Life Science Technologies programme 3.1.

KOMPETENSSIT. Koulutus Opiskelija Tuuttori. Business Information Technologies. NQF, Taso 6 - edellyttävä osaaminen

TENTEISSÄ SALLITTU KIRJALLISUUS (päivitetty ) Jos ei tenttiä mainittu, ei myöskään lisämateriaalia.

KONEISTUSKOKOONPANON TEKEMINEN NX10-YMPÄRISTÖSSÄ

Fighting diffuse nutrient load: Multifunctional water management concept in natural reed beds

Recommended background: Structural Engineering I and II

CASE POSTI: KEHITYKSEN KÄRJESSÄ TALOUDEN SUUNNITTELUSSA KETTERÄSTI PALA KERRALLAAN

Aalto University School of Engineering

Miehittämätön meriliikenne

NAO- ja ENO-osaamisohjelmien loppuunsaattaminen ajatuksia ja visioita

KURSSIEN POISTOT JA MUUTOKSET LUKUVUODEKSI

Ajankohtaista Laatukysely ja jatkotoimet Raportointi 2010 tuloksia

Asiantuntijoiden osaamisen kehittäminen ja sen arviointi. Anne Sundelin Capgemini Finland Oy

TENTEISSÄ SALLITTU KIRJALLISUUS (päivitetty ) Jos ei tenttiä mainittu, ei myöskään lisämateriaalia.

Security server v6 installation requirements

OMINAISUUDET SOVELLUS. Technical data sheet BOAX-II HDG - KIILA-ANKKURI. Mutterin ja aluslevyn kanssa. UK-DoP-e08/0276, ETA-08/0276.

SoberIT Software Business and Engineering institute

Alkutarkastus, , SERJS2134, Jarmo Saunajoki

Tietojenkäsittelytieteiden koulutusohjelma. Tietojenkäsittelytieteiden laitos Department of Information Processing Science

Use of spatial data in the new production environment and in a data warehouse

Choose Finland-Helsinki Valitse Finland-Helsinki

Teknologia-arkkitehtuurit. Valinta ja mallinnus

Rotarypiiri 1420 Piiriapurahoista myönnettävät stipendit

Security server v6 installation requirements

Hankkeen toiminnot työsuunnitelman laatiminen

Yhtiön nimi: - Luotu: - Puhelin: - Fax: - Päiväys: -

Infrastruktuurin asemoituminen kansalliseen ja kansainväliseen kenttään Outi Ala-Honkola Tiedeasiantuntija

MUUTOSTYÖT I L M A I L U L A I T O S TYYPPIHYVÄKSYMÄTTÖMIIN ILMA-ALUKSIIN TEHTÄVÄT MUUTOSTYÖT

ProAgria. Opportunities For Success

ECVETin soveltuvuus suomalaisiin tutkinnon perusteisiin. Case:Yrittäjyyskurssi matkailualan opiskelijoille englantilaisen opettajan toteuttamana

TietoEnator Pilot. Ari Hirvonen. TietoEnator Oyj. Senior Consultant, Ph. D. (Economics) presentation TietoEnator 2003 Page 1

Rakentamisen 3D-mallit hyötykäyttöön

Tarua vai totta: sähkön vähittäismarkkina ei toimi? Satu Viljainen Professori, sähkömarkkinat

Teknologiateollisuus ry Ympäristöosaaminen arvoketjussa -seminaari Työkaluja arvoketjun ympäristöosaamisen kehittämiseen

4x4cup Rastikuvien tulkinta

Kansainvälisiä tutkimus- ja kehitysprojekteja ekotehokkaan rakennetun ympäristön tuottamiseen, käyttöön ja ylläpitoon

C++11 seminaari, kevät Johannes Koskinen

Poistuvat kurssit ja korvaavuudet (RRT ja YYT)

Ohjelmistoarkkitehtuurit Kevät 2016 Johdantoa

Liikenteen hankeaihioita

Basic Flute Technique

Yrittäjäkasvatuksen polku - sivusto. Yksityiskohtainen suunnittelu Huhtikuu 2018

RULLARADAT RULLADAT ROLLER TABLES

Mat Seminar on Optimization. Data Envelopment Analysis. Economies of Scope S ysteemianalyysin. Laboratorio. Teknillinen korkeakoulu

Siirtymä maisteriohjelmiin tekniikan korkeakoulujen välillä Transfer to MSc programmes between engineering schools

Automaatiojärjestelmän hankinnassa huomioitavat tietoturva-asiat

Information on Finnish Courses Autumn Semester 2017 Jenni Laine & Päivi Paukku Centre for Language and Communication Studies

Tuottavuus +50 % miten se tehdään? Esimerkkejä onnistumisista

Flexbright Oy Embedded software/hardware engineer

Technische Daten Technical data Tekniset tiedot Hawker perfect plus

Osaamistarveraportin hyödyntäminen opetuksen suunnittelussa. Ville Kivimäki Insinööritieteiden korkeakoulu

Insinööritieteiden korkeakoulu Konetekniikan koulutusohjelma Valmistelija: suunnittelija Tiina Kotti KURSSIEN MUUTOKSET

16. Allocation Models

Space for work, meetings and events. Expert Services for knowledge intensive and growth oriented SME s

Transkriptio:

Kul-34.4300 Aircraft Structural Design (4 cr) Structure Design for Assignment 1 INTEGRATED LECTURE IL-1 M Kanerva 2016

INTEGRATED LECTURE IL-1 Forming of the student design organization Establishing and introducing the first assignment Page 2

Student Design Organization Roles: Leader (scheduling, coordination = pushing) Publisher (data collection, report finalising + delivery) Conceptual design group: 2-4 students Manufacture design group: 2-3 students Sizing and detail design group: 3-5 students Fatigue analysis group: 3-5 students (additional roles, e.g. V&V group/person) Meetings by all group (1..5 meetings) + group meetings/workshops Page 3

Student Design Organization Roles: Leader = Heli Publisher = Emma The rest of the organization structure is defined finally in the report Page 4

Student Design Organization Roles: Conceptual design group: Nipun, Ari, Tomas, Lauri, Manufacture design group: Otto, Niko, Matias Sizing and detail design group: Jussa, Antti, Tuomas M, Tuukka Fatigue analysis group: Tom H, Tuomas, Ibrahim, Erkka Page 5

Assignment 1 Kurssin aikana oppilaat ovat yhdessä suunnitteluorganisaatio, jonka tehtävänä on konseptoida ja mitoittaa määrätty lentokonerakenne. Ensimmäisessä harjoitustyössä suunnitellaan siiven kantavalle rakenteelle sopivaa konseptia. Konseptin tulee soveltua spesifikaation mukaiseen tarkoitukseen ja täyttää sille määrätyt vaatimukset. Hyvän konseptin kehittäminen edellyttää potentiaalisen konseptin arvioimista erilaisten riskien kannalta. Tämän harjoitustyön ydin keskittyy alustavasti suunnitellun konseptin (laadulliseen) arvioimiseen. Page 6

Design Specification Overview Aircraft type specification defines the aircraft to be designed Design specification of aircraft sections, subassemblies and systems are derived from the type specification Page 7

Concept Development Overview To find a structure that meets the specification and can be realised without a considerable risk. To be defined: materials structure/system solutions manufacture integration Installation..in order to find reliable estimates for the mass and cost of the aircraft structure Page 8

Design Specification & Concept Development Design Specification Concept Development Page 9

Design Specification Contents Functions Geometry Design features of the structure Loads Design criteria Maintainability Methods and tools Page 10

Design Specification Functions Functions of the structure are specified to the level needed for the design phase. E.g. for a deflecting surface: purpose and use deflection angles support and deflection mechanisms Page 11

Design Specification Geometry Geometry is derived from the existing specification and master geometry of the aircraft, and from the concepts of interfacing structures. E.g. for a deflecting surface: dimensions surface geometry clearance envelope hinge locations actuator location Page 12

Design Specification Structure Structure to be realised is specified to the level needed. E.g. for a deflecting surface: fail-safe requirements fit to surrounding structures aerodynamic sealing prevention of fretting required/acceptable means for lightning protection applicability of a sandwich structure Page 13

Design Specification Materials Materials with approved specifications and design data available are normally allowed to be used Further project related restrictions may be set, ruling out e.g.: too expensive materials materials with only one/a few suppliers Candidate materials for A380 wing in the conceptual design phase of the aircraft Page 14

Design Specification Loads Simplified load specification is typically used in the concept design phase: only the most important (severe) load cases are considered simplified air load distributions may be used scaling of passed project load data may be utilised Load data are complemented as the aircraft design proceeds Page 15

Design Specification Design Criteria Airworthiness Airworthiness requirements are defined with applicable CS/FAR paragraphs and AMC s, e.g. for a transport aircraft CS/FAR 25 Subpart C - Structure CS/FAR 25 Subpart D - Design and construction AMC 25.571 - Damage Tolerance and Fatigue Evaluation AMC 25.603 - Composite Aircraft Structure... Page 16

Design Specification Design Criteria Weight/Cost Target Weight/cost target is derived from the target set for the whole aircraft Technology development is accounted for in target setting Scaled values of passed project data are utilised in target definition W 1 W 3 W 2 W = f ( b, c, h,...) Page 17

Design Specification Design Criteria Damage Tolerance 1/2 Typical damage tolerance (DT) requirements for composites: An intact structure shall carry the applied cyclic loads for the specified lifetime without any failures, i.e. without delaminations, matrix cracking and fibre/matrix interphase failures, and ultimate loads without failure A structure containing manufacturing defects allowed per the process specifications shall carry limit loads for a specified time (e.g. for two design service lives) without damage growth, and ultimate loads without final failure A structure containing specified barely visible in-service damage must withstand limit loads for a specified time (e.g. for two design service lives) without damage growth, and ultimate loads without final failure A structure containing specified visible in-service damage must withstand limit loads for a specified time, e.g. for two inspection intervals (damage growth is allowed) Page 18

Design Specification Design Criteria Damage Tolerance 2/2 An example of DT (design load) requirements for composite structures US: UltraSonic DVI: Detailed Visual Inspection DVI: General Visual Inspection UL: Ultimate Load LL: Limit Load Page 19

Design Specification Design Criteria Sizing Examples of sizing criteria: environmental conditions to be taken into account allowed deformations (also in a deflected state, as applicable) stress allowables and failure criteria ensuring the required fatigue life and damage tolerance instability criteria (e.g. allowed panel buckling load level) Design stress (ksi) SCF Note! As needed, the stress allowables are defined separately for different stress concentration factors (SCFs) Page 20

Design Specification Maintainability Requirements are set e.g. for: inspection damage resistance reparability repair methods interchangeable and replaceable items (assembly, subassemblies and elementary parts) Page 21

Design Specification Methods and Tools Requirements are set e.g. for Applicable software (e.g. CAD and FE tools) Deliveries and their schedule, taking into account design and analysis needs of the whole aircraft (weight reports, FE models, structure models, analysis reports, etc.) Design follow-up process Page 22

Assignment 1 Tarkasteltava rakennekohta on siiven poikkileikkaus. Poikkileikkaukseen liittyvät vaatimukset on muotoiltu spesifikaatioon seuraavasti: Alustava siiven geometria asettaa rajoitteita poikkileikkauksen suunnittelulle: - Tarkasteltavan poikkileikkauksen jänteen pituus on c = 4.8 m (siiven trapetsisuus c t / c r 0.25) - Käytettävän siipiprofiilin paksuussuhde on t / c = 0.11 - Profiilin tulee soveltua nopeaan matkalentoon (Mach 0.82) Poikkileikkaukseen kohdistuva kriittisin kuormitustapaus on alustavasti analysoitu ja se muodostuu oleellisesti seuraavista kuormista, kun siipi(kotelo) ajatellaan palkkimaiseksi runkoon kiinnitetyksi rakenteeksi: - Taivutusmomentti - Vääntömomentti - Leikkausvoima Muut poikkileikkauksen ominaisuudet: - Siiven sisätila muodostaa mahdollisimman suuren polttoainetankin - Käsiteltävän rakenteen jättöreunalle tulee varata tila laskusiivekkeille - Käsiteltävä rakenne on kaarilla tuettu - Salkorakenteet ja mahdolliset jäykisteet ovat jatkuvia rakenteen tyvestä kärkeen - Rakenteen valmistusmenetelmien tulee soveltua massatuotantoon Page 23

Assignment 1 Yleisohjeistus työhön: Raportoikaa rakenteen Spesifikaatio tarkasti rakennekonseptin suunnittelua varten! Konseptin yleisen kuvauksen tulee selvittää rakenteesta kaikki riittävät tiedot, mm. - Yksionteloisen vääntökotelon poikkileikkauksen geometrian kuvaus piirroksessa, jossa alustavat materiaalipaksuudet ja eri rakennemateriaalit on osoitettu; - Selvitys erillisistä rakenne-elementeistä ja erityisesti niiden välisistä liitoksista; - Miten epästabiliteetti pyritään välttämään paneelimaisissa / sauvamaisissa rakenne-elementeissä? - Mahdollisten fail-safety / safe-life ominaisuuksien selvittäminen; - Rakenteen ja sen osien verifiointi? Luentokalvoista löytyy spesifikaation ja konseptisuunnittelun kannalta oleelliset suunnittelunäkökohdat! Page 24

Concept Development How to Start? Geometry, functionality and load requirements define applicable concepts: environmental requirements external geometry interfaces required fail-safe features load cases Constraints set by maintainability requirements must also be noted: interchangeable/replaceable components inspection requirements Page 25

Concept Development How to Proceed? Concept development typically proceeds as follows: 1. Baseline concept is selected, designed and sized, and evaluated 2. Derivatives of the baseline concept are developed, designed and sized 3. As applicable, concepts based on other architectures and/or technologies are developed, designed and sized 4. The concepts are ranked on the basis of their (1) weight, (2) cost, (3) maintainability and (4) risks Note! Development testing is performed as needed to evaluate structural efficiency and/or manufacture of a concept Page 26

Assignment 1 Arvioikaa konseptia suhteessa olemassa oleviin ratkaisuihin. Perustelkaa arviot selvittämällä yksityiskohtaisesti konseptisi kyseinen ominaisuus suhteessa pohdittuihin vaihtoehtoisiin ratkaisuihin. Rakennemassa: - Arvioikaa karkeasti poikkileikkauksen rakennemassa (kg/m). Miten konseptissa pyritään keveyteen? Missä yksityiskohdissa on tingitty keveydestä ja miksi? Miten olisi voitu päästä vielä keveämpään rakenteeseen? Valmistettavuus: - Suunnitelkaa alustavasti valmistusvaiheiden ja kokoonpanon prosessit. Miten konseptissa pyritään tehokkaaseen valmistustekniikkaan? Missä yksityiskohdissa on tingitty yksikertaisesta valmistuksesta ja miksi? Miten olisi voitu edelleen tehostaa valmistusta? Miten valmistusmäärät vaikuttavat konseptin valmistettavuuteen? Taloudellisuus ja toimivuus käytön aikana: - Mitkä yksityiskohdat vaativat todennäköisesti eniten suunnittelutyötä? Miten konseptissa pyritään helppoon ja sujuvaan huoltotoimintaan? Mitkä yksityiskohdat saattavat tuoda ongelmia käytön aikana ja millaisia? Riskitekijät: - Mitä asioita edellisiin kohtiin liittyen on vaikeaa arvioida etukäteen eli millaisia riskejä konseptiin liittyy? Pohdi erityisesti konseptin toimivuutta sekä huoltotoimintaa käytön aikana. Taulukoi riskien vaikutus (alla olevan mukaisesti) omaan taulukkoonsa. Page 27

Assignment 1 Harjoitustyö tulee kirjoittaa ulkoasultaan selkeäksi ja yleisesti tieteellistä tekstiä vastaavaksi. Varsinkin työssä käytettyjen lähteiden merkitsemiseen tulee kiinnittää huomiota Ensimmäinen versio työstä tulee olla palautettuna paperiversiona viikolla 6: 8.2. (2016) Lopullinen työ tulee olla palautettuna paperiversiona viimeistään viikolla 7: 21.2. (2016) Työhön sopivaa lähdemateriaalia (kurssien Kul-34.4300 sekä Kul-34.3300 materiaalien lisäksi): Yleiset rakenneratkaisut: - Niu, M.C.Y. Airframe Structural Design. 2. painos. 1999, Hong Kong Conmilit Press. Rakennemassa-arvioita sekä rakenneratkaisuja: (Ch. 7 ja Ch. 8) - Torenbeek, E. Synthesis of Subsonic Airplane Design. 1982. Delft University Press. Komposiittirakenteiden rakenneratkaisut ja valmistus: - Niu, M.C.Y. Composite Airframe Structures. 1992. Hong Kong Conmilit Press. (kysy kurssihenkilökunnalta lainaksi) Metallirakenteiden perinteinen valmistus: - Horne, D.F. Aircraft Production Technology. 1986. Cambridge University Press. (kysy kurssihenkilökunnalta lainaksi) Konseptisuunnittelu yleisesti: - Howe, D. Aircraft Conceptual Design Synthesis. 2000. Professional Engineering. (kysy kurssihenkilökunnalta lainaksi) Valmistutekniikka kehittyineisiin komposiitteihin liittyen: - Sampe Journal (kysy kurssihenkilökunnalta lainaksi) Page 28

Assignment 1 Huomioikaa organisaation (henkilöiden) taidot ja kiinnostuksen kohteet konseptia kehitettäessä rakenneominaisuuksia valittaessa! Page 29

Design Specification & Concept Development Design Specification Concept Development Page 30