Phân tích kết cấu hàng không: Thiết kế cánh máy bay và mô phỏng ứng suất - Viện Hàng không Việt Nam

Khám phá sâu sắc về kết cấu hàng không, bao gồm các loại vật liệu, nguyên lý thiết kế và công nghệ tiên tiến. Hiểu rõ tầm quan trọng của kết cấu đối với an

• Tác giả: Phan Thé Anh
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thế Hoàng
• Trường học: Học viện Hàng không Việt Nam
• Chuyên ngành: Kỹ thuật hàng không
• Đề tài: Kết cấu hàng không
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về Kết cấu hàng không Nền tảng vững chắc cho an toàn bay

Trong lĩnh vực kỹ thuật hàng không, kết cấu hàng không đóng vai trò là xương sống của mọi phương tiện bay, từ máy bay dân dụng khổng lồ đến các loại máy bay chiến đấu hiện đại. Đây không chỉ là tập hợp các bộ phận cơ khí, mà là một hệ thống phức tạp được thiết kế để chịu đựng các tải trọng tác động cực lớn trong mọi điều kiện hoạt động. Sự hiểu biết sâu sắc về kết cấu hàng không là yếu tố then chốt để đảm bảo an toàn hàng không, hiệu quả hoạt động và tuổi thọ của máy bay.

Thiết kế kết cấu máy bay đòi hỏi sự cân bằng tinh tế giữa độ bền, trọng lượng nhẹ và khả năng chống chịu mỏi. Mỗi thành phần, từ vỏ cánh (airfoil) đến các thanh chống (spar) và khung sườn, đều phải được tính toán tỉ mỉ để đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe nhất. Quá trình này bao gồm lựa chọn vật liệu hàng không phù hợp, phân tích ứng suất và biến dạng dưới các kịch bản tải trọng khác nhau, cũng như dự đoán chuyển vị của các bộ phận. Mục tiêu cuối cùng là tạo ra một cấu trúc có thể hoạt động tin cậy trong suốt vòng đời của nó, đồng thời tối ưu hóa hiệu suất bay và giảm thiểu chi phí bảo trì. Nhờ sự tiến bộ của công nghệ hàng không và các phần mềm mô phỏng tiên tiến như Abaqus/Standard, các kỹ sư có thể thử nghiệm và tối ưu hóa thiết kế máy bay một cách hiệu quả hơn bao giờ hết, góp phần vào sự phát triển không ngừng của ngành hàng không.

1.1. Kết cấu hàng không là gì Định nghĩa và vai trò cốt lõi

Kết cấu hàng không là tập hợp các bộ phận chịu lực chính cấu thành nên thân, cánh, đuôi và các bề mặt điều khiển của một phương tiện bay. Chức năng chính của nó là cung cấp sự toàn vẹn về cấu trúc, chống lại các lực khí động học, trọng lực, và các tải trọng quán tính trong suốt quá trình cất cánh, bay và hạ cánh. Điều này bao gồm khả năng chống chịu ứng suất kéo, nén, uốn và xoắn mà không bị biến dạng quá mức hoặc phá hủy. Vai trò cốt lõi của kết cấu hàng không là đảm bảo an toàn cho hành khách và phi hành đoàn, đồng thời duy trì hiệu suất khí động học cần thiết để máy bay có thể thực hiện chức năng của mình một cách hiệu quả.

1.2. Lịch sử phát triển và tầm quan trọng của kết cấu máy bay

Lịch sử phát triển của kết cấu máy bay gắn liền với sự tiến bộ của công nghệ hàng không. Từ khung gỗ và vải bạt ban đầu, ngành này đã chuyển sang sử dụng hợp kim nhôm, và ngày nay là các vật liệu composite tiên tiến. Mỗi giai đoạn đều mang lại những cải tiến đáng kể về tỷ lệ sức bền trên trọng lượng và độ bền kết cấu. Tầm quan trọng của kết cấu hàng không không chỉ nằm ở khả năng chịu tải, mà còn ở việc tối ưu hóa khối lượng, góp phần trực tiếp vào hiệu quả nhiên liệu và khả năng mang tải. Một thiết kế máy bay tối ưu về cấu trúc giúp giảm chi phí vận hành và kéo dài tuổi thọ của máy bay, đồng thời nâng cao tiêu chuẩn an toàn hàng không toàn cầu.

II. Thách thức trong Thiết kế và Phân tích kết cấu hàng không hiện đại

Việc thiết kế máy bay và phân tích kết cấu hàng không trong kỷ nguyên hiện đại đối mặt với vô vàn thách thức phức tạp, đòi hỏi sự kết hợp giữa kiến thức chuyên sâu, công nghệ tiên tiến và quy trình kiểm tra nghiêm ngặt. Sự phát triển không ngừng của hàng không dân dụng và quân sự yêu cầu các cấu trúc không chỉ nhẹ hơn, mà còn phải mạnh hơn, bền bỉ hơn và có khả năng chống chịu tốt hơn trong các điều kiện khắc nghiệt. Một trong những thách thức lớn nhất là tìm kiếm sự cân bằng giữa yêu cầu về hiệu suất bay và các quy định an toàn nghiêm ngặt. Các kỹ sư phải liên tục đổi mới để giải quyết những mâu thuẫn cố hữu này, từ việc lựa chọn vật liệu hàng không đến việc áp dụng các phương pháp phân tích ứng suất tiên tiến.

Ngoài ra, các yếu tố như sự mỏi vật liệu (fatigue), ăn mòn, và khả năng chịu va đập cũng là những khía cạnh quan trọng cần được xem xét trong quá trình thiết kế kết cấu máy bay. Với tuổi thọ dự kiến của máy bay lên đến hàng chục năm, việc đảm bảo độ bền kết cấu trong suốt vòng đời sản phẩm là một nhiệm vụ khó khăn. Các công nghệ như mô phỏng FEM (Phân tích Phần tử Hữu hạn) và kiểm tra không phá hủy (NDT) đã trở thành công cụ không thể thiếu để đối phó với những thách thức này, giúp các nhà thiết kế máy bay dự đoán và khắc phục các vấn đề tiềm ẩn trước khi chúng gây ra hậu quả nghiêm trọng. Điều này góp phần củng cố niềm tin vào an toàn hàng không và khả năng vận hành của các phương tiện bay hiện đại.

2.1. Yêu cầu về độ bền và trọng lượng nhẹ Mâu thuẫn cố hữu

Yêu cầu về độ bền kết cấu và trọng lượng nhẹ luôn là một mâu thuẫn cố hữu trong thiết kế máy bay. Một mặt, kết cấu máy bay phải đủ mạnh để chịu được các tải trọng tác động khổng lồ trong quá trình cất cánh, bay và hạ cánh, cũng như các yếu tố như rung động, nhiễu động. Mặt khác, mỗi kilogram trọng lượng tăng thêm đều làm giảm hiệu quả nhiên liệu và khả năng mang tải của máy bay. Các kỹ sư phải tối ưu hóa từng bộ phận để đạt được tỷ lệ sức bền trên trọng lượng tối ưu, thường bằng cách sử dụng các vật liệu hàng không tiên tiến như hợp kim nhẹ và vật liệu composite, cùng với các kỹ thuật thiết kế cấu trúc hiệu quả.

2.2. Các yếu tố môi trường và tải trọng tác động Phân tích phức tạp

Máy bay phải hoạt động trong một loạt các điều kiện môi trường khắc nghiệt, từ nhiệt độ đóng băng ở độ cao lớn đến nhiệt độ cao khi bay tốc độ siêu âm, cũng như độ ẩm và ăn mòn. Các tải trọng tác động lên kết cấu hàng không cũng vô cùng đa dạng, bao gồm lực nâng, lực cản, tải trọng do gió giật, hạ cánh thô bạo, và các lực từ động cơ. Phân tích ứng suất và biến dạng cần xem xét tất cả các kịch bản này, đặc biệt là tại các điểm giao nhau như giao diện thanh chống và cánh, nơi ứng suất cực đại thường xuất hiện. Việc dự đoán chính xác các chuyển vị và ứng suất Von-mises là rất quan trọng để đảm bảo độ bền kết cấu lâu dài.

III. Khám phá các Vật liệu tiên tiến trong Kết cấu hàng không Tối ưu hóa hiệu suất

Sự lựa chọn vật liệu hàng không là một trong những quyết định quan trọng nhất trong quá trình thiết kế máy bay và định hình kết cấu hàng không. Trong nhiều thập kỷ, hợp kim nhôm đã là vật liệu chủ đạo nhờ tỷ lệ sức bền trên trọng lượng tốt và khả năng chống ăn mòn. Tuy nhiên, với nhu cầu ngày càng cao về hiệu suất, tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải, ngành hàng không đã chuyển hướng mạnh mẽ sang các vật liệu tiên tiến hơn. Sự ra đời của vật liệu composite, đặc biệt là polyme gia cố sợi carbon (CFRP), đã cách mạng hóa cách chúng ta xây dựng máy bay, cho phép tạo ra các cấu trúc nhẹ hơn đáng kể mà vẫn duy trì hoặc thậm chí vượt trội về độ bền kết cấu.

Các nghiên cứu về vật liệu hàng không không ngừng được đẩy mạnh để tìm ra những giải pháp mới, từ hợp kim titan siêu nhẹ đến các vật liệu gốm chịu nhiệt và vật liệu thông minh có khả năng tự phục hồi. Việc tích hợp những vật liệu này vào kết cấu máy bay đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về tính chất cơ học, hóa học và khả năng gia công của chúng. Chẳng hạn, việc thiết lập vật liệu nhôm cho vỏ và vật liệu thép cho khung là những bước cơ bản, nhưng việc sử dụng vật liệu composite phức tạp hơn nhiều về mặt sản xuất và phân tích ứng suất. Sự đổi mới trong lĩnh vực vật liệu hàng không không chỉ giúp giảm trọng lượng máy bay mà còn cải thiện khả năng chống mỏi, tăng cường an toàn và kéo dài tuổi thọ khai thác, góp phần vào sự bền vững của hàng không dân dụng.

3.1. Sức mạnh của vật liệu composite và hợp kim nhôm

Vật liệu composite đã trở thành xương sống của nhiều kết cấu hàng không hiện đại, đặc biệt là trên các mẫu máy bay mới như Boeing 787 và Airbus A350. Những vật liệu này, bao gồm sợi carbon, sợi thủy tinh hoặc sợi aramid nhúng trong ma trận nhựa, cung cấp tỷ lệ sức bền trên trọng lượng vượt trội so với kim loại truyền thống. Chúng còn có khả năng chống ăn mòn và mỏi tốt hơn. Tuy nhiên, hợp kim nhôm vẫn giữ vai trò quan trọng, đặc biệt là ở các khu vực đòi hỏi khả năng chịu va đập cao hoặc chi phí sản xuất thấp hơn. Việc kết hợp hợp lý giữa nhôm (ví dụ, vỏ cánh) và composite (ví dụ, khung) là chìa khóa để đạt được thiết kế máy bay tối ưu.

3.2. Vật liệu thông minh và tương lai của thiết kế máy bay

Tương lai của kết cấu hàng không hứa hẹn sự xuất hiện của vật liệu thông minh có khả năng thích ứng với môi trường và tự sửa chữa. Các vật liệu này có thể bao gồm cảm biến tích hợp để theo dõi ứng suất, biến dạng và nhiệt độ trong thời gian thực, hoặc khả năng tự phục hồi các vết nứt nhỏ. Mặc dù vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển, vật liệu thông minh có tiềm năng cách mạng hóa an toàn hàng không bằng cách giảm thiểu nhu cầu bảo trì và tăng cường độ bền kết cấu tổng thể. Chúng sẽ mở ra kỷ nguyên mới cho thiết kế máy bay với khả năng tùy biến và phản ứng linh hoạt hơn với các tải trọng tác động.

IV. Phương pháp Phân tích Ứng suất và Độ bền kết cấu máy bay chuyên sâu

Để đảm bảo an toàn hàng không và tối ưu hóa hiệu suất, phân tích ứng suất và độ bền kết cấu là các bước không thể thiếu trong quy trình thiết kế máy bay. Các kỹ sư sử dụng một loạt các phương pháp phân tích chuyên sâu để dự đoán cách kết cấu hàng không sẽ phản ứng với các loại tải trọng khác nhau. Từ các tính toán thủ công đơn giản đến các mô phỏng máy tính phức tạp, mục tiêu là xác định các khu vực tiềm ẩn rủi ro, nơi ứng suất cực đại hoặc biến dạng có thể xảy ra. Sự chính xác của các phân tích này quyết định sự an toàn và độ tin cậy của máy bay khi hoạt động trong điều kiện thực tế.

Một trong những thách thức lớn là mô hình hóa chính xác các tải trọng tác động phức tạp, bao gồm tải trọng khí động học, tải trọng quán tính từ các thiết bị và nhiên liệu, cũng như tải trọng nhiệt. Các phương pháp phân tích hiện đại không chỉ giúp dự đoán ứng suất Von-mises và các chuyển vị mà còn cho phép đánh giá tuổi thọ mỏi của vật liệu. Việc kết hợp dữ liệu từ thử nghiệm vật liệu thực tế với các mô hình phân tích số học đã nâng cao đáng kể độ tin cậy của các dự đoán. Điều này cho phép các nhà thiết kế máy bay tối ưu hóa hình dạng, kích thước và lựa chọn vật liệu hàng không cho từng bộ phận, từ thanh chống đến vỏ cánh, đảm bảo rằng toàn bộ kết cấu máy bay có thể chịu đựng được mọi thách thức trong môi trường hàng không khắc nghiệt.

4.1. Mô phỏng FEM Phân tích Phần tử Hữu hạn Công cụ không thể thiếu

Phân tích phần tử hữu hạn (FEM) đã trở thành công cụ không thể thiếu trong phân tích kết cấu hàng không. Phương pháp này cho phép các kỹ sư chia một cấu trúc phức tạp (ví dụ: cánh máy bay hoặc thân máy bay) thành nhiều phần tử nhỏ hơn, sau đó áp dụng các phương trình toán học để tính toán ứng suất, biến dạng và chuyển vị tại mỗi phần tử dưới các tải trọng tác động cụ thể. Phần mềm như Abaqus/Standard được sử dụng rộng rãi để tạo mô hình 3D, chia lưới (mesh) và thiết lập điều kiện biên cùng với các lực tác động. Kết quả từ FEM cung cấp cái nhìn chi tiết về hành vi của kết cấu máy bay, giúp tối ưu hóa thiết kế máy bay và phát hiện sớm các điểm yếu.

4.2. Đánh giá biến dạng và chuyển vị dưới tải trọng khắc nghiệt

Ngoài ứng suất, việc đánh giá biến dạng và chuyển vị là cực kỳ quan trọng đối với kết cấu hàng không. Biến dạng (deformation) là sự thay đổi hình dạng của vật liệu dưới tác động của lực, trong khi chuyển vị (displacement) là sự di chuyển của một điểm cụ thể trên cấu trúc. Trong tài liệu nghiên cứu, các trường hợp như 'Biến dạng lớn nhất', 'Biến dạng nhỏ nhất', 'Chuyển vị cực đại tại đầu mút cánh' được phân tích kỹ lưỡng. Ứng suất Von-mises cung cấp thông tin về sự phá hủy vật liệu. Việc kiểm soát biến dạng cực đại và chuyển vị cực đại (ví dụ, chuyển vị theo trục Y hoặc U magnitude) là cần thiết để đảm bảo rằng máy bay vẫn duy trì hình dạng khí động học và khả năng điều khiển, ngay cả dưới các tải trọng khắc nghiệt.

V. Ứng dụng thực tiễn và Kết quả nghiên cứu về Kết cấu hàng không

Các nguyên tắc và phương pháp phân tích kết cấu hàng không không chỉ tồn tại trên lý thuyết mà được ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn thiết kế máy bay và nghiên cứu khoa học. Từ việc mô phỏng các trường hợp tải cụ thể trên một bộ phận như cánh máy bay, đến việc đánh giá toàn diện hiệu suất kết cấu của cả một phương tiện bay. Mục tiêu cuối cùng là xác nhận rằng kết cấu hàng không đáp ứng được tất cả các tiêu chuẩn an toàn hàng không và hiệu quả hoạt động theo yêu cầu của các cơ quan quản lý và nhà sản xuất.

Trong các nghiên cứu điển hình, như tài liệu gốc đã đề cập, việc phân tích được thực hiện cho các trường hợp tải khác nhau, ví dụ: 'A trước', 'A sau', 'D trước', 'D sau' và 'G sau' trên một vỏ cánh hoặc cấu trúc cánh đơn giản. Các kỹ sư sử dụng phần mềm như Abaqus/Standard để thiết lập lực và điều kiện biên cho từng kịch bản, sau đó thực hiện chia lưới cho các bộ phận như khung và thanh chống. Kết quả của các mô phỏng này bao gồm bản đồ ứng suất Von-mises, biến dạng lớn nhất, biến dạng nhỏ nhất, và các giá trị chuyển vị cực đại (U magnitude, chuyển vị theo trục Y). Những dữ liệu này không chỉ giúp xác định các điểm yếu tiềm tàng mà còn là cơ sở để tối ưu hóa thiết kế máy bay, lựa chọn vật liệu hàng không phù hợp (ví dụ: vật liệu nhôm cho vỏ, thép cho khung, và vật liệu cho thanh chống) và đảm bảo độ bền kết cấu trong mọi tình huống. Các kết quả này sau đó được tổng hợp và đánh giá để đưa ra các khuyến nghị cải tiến, đóng góp vào sự tiến bộ của công nghệ hàng không.

5.1. Phân tích các trường hợp tải điển hình trên cánh máy bay

Việc phân tích kết cấu cánh máy bay dưới các tải trọng tác động điển hình là một phần quan trọng của thiết kế máy bay. Các trường hợp tải như 'A trước' (tải trọng khí động học tác động từ phía trước cánh), 'A sau' (tải trọng từ phía sau), 'D trước', 'D sau' (có thể liên quan đến các tải trọng động hoặc tải trọng phân bố khác), và 'G sau' (tải trọng trọng lực kết hợp với các lực khác) được mô phỏng để đánh giá phản ứng của cấu trúc. Trong mỗi trường hợp, các thông số như ứng suất cực đại, biến dạng cực đại và chuyển vị cực đại được tính toán. Ví dụ, tài liệu chỉ ra rằng 'ứng suất đạt giá trị cực đại là 1.1 MPa' và 'chuyển vị đạt giá trị cực đại là 8 cm' tại một số trường hợp nhất định, thường xảy ra tại các giao diện thanh chống và cánh hoặc đầu mút cánh.

5.2. Đánh giá hiệu suất kết cấu và tối ưu hóa thiết kế

Dựa trên kết quả phân tích ứng suất, biến dạng và chuyển vị từ các mô phỏng, các kỹ sư tiến hành đánh giá hiệu suất kết cấu tổng thể. Điều này bao gồm việc so sánh các giá trị ứng suất Von-mises với giới hạn bền của vật liệu hàng không được sử dụng, cũng như kiểm tra xem các biến dạng và chuyển vị có nằm trong giới hạn cho phép hay không. Nếu phát hiện các giá trị vượt quá giới hạn, quá trình tối ưu hóa thiết kế sẽ được thực hiện. Điều này có thể bao gồm việc điều chỉnh hình dạng, tăng cường độ dày vật liệu, hoặc thay đổi loại vật liệu composite để đảm bảo độ bền kết cấu và an toàn hàng không mà vẫn giữ được trọng lượng tối thiểu.

VI. Tương lai của Kết cấu hàng không Đổi mới vì hiệu suất vượt trội

Tương lai của kết cấu hàng không được định hình bởi những đổi mới không ngừng nhằm đạt được hiệu suất vượt trội, tiết kiệm nhiên liệu và tăng cường an toàn hàng không. Với sự phát triển của công nghệ hàng không và các phương pháp sản xuất tiên tiến, ngành này đang chứng kiến một sự chuyển dịch mạnh mẽ từ các phương pháp truyền thống sang các giải pháp sáng tạo, thông minh hơn. Mục tiêu là không chỉ làm cho máy bay nhẹ hơn và bền hơn, mà còn có khả năng tự giám sát, tự điều chỉnh và thậm chí tự sửa chữa. Những tiến bộ này hứa hẹn sẽ thay đổi hoàn toàn cách chúng ta thiết kế máy bay, xây dựng và bảo trì chúng, mở ra một kỷ nguyên mới cho hàng không dân dụng và quân sự.

Một trong những xu hướng quan trọng là sự tích hợp sâu hơn của trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (machine learning) vào quá trình phân tích ứng suất và tối ưu hóa cấu trúc. Các thuật toán thông minh có thể nhanh chóng khám phá hàng triệu biến thể thiết kế để tìm ra giải pháp tối ưu nhất về trọng lượng, độ bền và chi phí. Bên cạnh đó, các phương pháp sản xuất bồi đắp (additive manufacturing) như in 3D đang mở ra khả năng tạo ra các hình dạng kết cấu máy bay phức tạp mà trước đây là không thể, cho phép tích hợp nhiều chức năng vào một bộ phận duy nhất và giảm số lượng lắp ráp. Những đổi mới này không chỉ cải thiện độ bền kết cấu mà còn góp phần vào việc giảm đáng kể thời gian và chi phí sản xuất, thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành hàng không toàn cầu.

6.1. Xu hướng tối ưu hóa cấu trúc và sản xuất bồi đắp

Tối ưu hóa cấu trúc là một xu hướng then chốt trong thiết kế máy bay, sử dụng các thuật toán để tìm ra hình dạng và phân bố vật liệu hiệu quả nhất, giảm thiểu trọng lượng trong khi vẫn duy trì độ bền kết cấu cần thiết. Kết hợp với sản xuất bồi đắp (in 3D), xu hướng này cho phép tạo ra các bộ phận kết cấu hàng không với hình học phức tạp, tối ưu hóa về mặt ứng suất và tích hợp nhiều chức năng. Điều này giúp giảm số lượng chi tiết, loại bỏ các mối nối yếu và tạo ra các cấu trúc nhẹ hơn, mạnh mẽ hơn, mở ra những khả năng mới cho việc sử dụng vật liệu composite và hợp kim tiên tiến.

6.2. Hướng đi mới trong an toàn và hiệu quả hàng không

Các hướng đi mới trong kết cấu hàng không tập trung vào việc nâng cao hơn nữa an toàn hàng không và hiệu quả hoạt động. Điều này bao gồm việc phát triển các hệ thống giám sát sức khỏe cấu trúc (SHM) sử dụng cảm biến thông minh để theo dõi liên tục ứng suất, biến dạng và sự xuất hiện của các vết nứt, cho phép bảo trì dự đoán thay vì bảo trì theo lịch trình. Hơn nữa, việc sử dụng vật liệu thông minh và thiết kế tự phục hồi sẽ giảm thiểu rủi ro hỏng hóc và kéo dài tuổi thọ của máy bay. Những tiến bộ này hứa hẹn sẽ tạo ra các phương tiện bay không chỉ an toàn hơn mà còn tiết kiệm nhiên liệu hơn, bền vững hơn, và có khả năng thích ứng cao hơn với các yêu cầu vận hành trong tương lai của hàng không dân dụng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA KỸ THUẬT HÀNG KHÔNG \- VAA KET CAU HANG KHONG NHOM 3 SVTH: Phan Thé Anh - 1951200006 Nguyễn Ngọc Thọ - 1951200025 Nguyễn Hoàng Thiên Hậu - 1951200010 Trần Minh Hùng - 1951200031 GVMH: TS. Nguyễn Thế Hoàng Tp. Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 04 năm 2023 MỤC LỤC I1 3 .1 Vẽ hình ca ng airfoil tr fle tọa đỘ. LHHH kh kkệt 6 1.2 HOaN thin ii 017 =.4 Thiêêt kêê vỏ cánh.

các nh HH HH Hà HH HH HT HH HH LH 8 1.5 Thiêêt kêê thanh chôêng.-- TH TH KT KH HE ĐH KH KHE 1.6 Assembly cac part /v0NI 07 ĐEGŒƯHdddddỞỎỎỒÕÕ. 9 PM la ca nh .1 Thiêêt | ộ thông SÔôÊ. LH HH HH Hà HH HH HH KH HH KH Hy 10 2.1 Import fle Cad leN-ior.4 ThiGEt | A MOEI QUAN NE.5 Thiet lap luc va Gi@u kKiGN DIG.1 Lực tác động trong các trường hợp. ch HH TK KH kg ru 18 3.1 Trường hợp 1: Á trƯỚCC.

ác ch HH HH KH KHE TK kg à 19 3.2 Trường hợp 2: Á SAU. LH HH KH HH KH KH TK KHE KH Yệt 23 3.3 Trường hợp 3: D trƯỚC. ch TH HH KH KH KH HH HE KH ru 27 3.4 Trường hợp 4: D SaU. ánh nH HH KH HH KHE HE KkK KT tk iệt 31 3.6 Trung Hop 6: G SAU.3 B Agt ốph g kêêt quả.

tt tk nh HH TH HT HH HH HH HH Hy 51 3. ST HH TH nhà nh re ai 51 3.3 nợ suâêt | ữ nhâÊt. cà HH HH HH HH HT Hi 3.1 Biden d ag! ớ nhâÊt. (LH HH HH TH HH HH TH HH HT KH 3.2 Biêên d ag nh ởđìhâÊT.

Là LH HH HH HH HH HH ko 3.2 Theo phƯƠngV. ch HH HH KH HH KH KHE KH KH KH KH KH kiệt 55 MUC LUC HINH ANH Hinh 1 file naca2412 eect eer eeađH. 6 Hinh 2 Nhap tọa độ vào soÌldWOTK. ch nh nh nh HH TH TH TT TH KH TH TT TT KHE 6 si cv 5 2n.

7 Hình 4 Hoàn thiện spar. nh HH Hà nh HT TH TH KH HE 7 si Nối 0n. 9 Hình § Ghép các bộ phận với nhau. ánh HH HH Hà Hà HH gà HH HH HH Hit 9 Hình 9 Ghép các bộ phận với nhau.

cà nh HH HH Hà HH gà HH HH gà HH KH ky 10 I0: 00108. 11 Hình 12 Thanh chống. - 2:22 55t S958 92S}EE3ESEEExEE3EE33E23E2111111111111. 11 Hình 13 Thiết lập vật liệu nhôm cho Vỏ.

LH HH nh HH HH HH Hiệp 12 Hình 14 Thiết lập vật liệu thép cho khung. eLeEErre 12 Hình 15 Thiết lập vật liệu cho thanh chống. 2:55 St 55t E2 E2 xE E Exr rtkr kr re kr e .13 Hinh 16 gép thanh chống vào khung. - 56 2t 2É t1 E1 211 121211111121 t1 1111 ga êu 13 Hinh 17 Ghép V0.

14 Hình 18 Thiết lập mối quan hệ các part với nÌhau. c2 2t 2111211211111 <1 11g 14 Hình 19 Thiết lập lực và điều kiện biên. 1L errree 15 Hình 20 Thiết lập lực cản và lực nâng. chà Hà Hà TH HT TH kế KH re 15 Hình 21 Chia số lượng lưới cho khung.

- 2: 55c 5c SE 2E 2Y£2EExEEkxEEkeEkekerkerkrerrerkrkrerrerrrree 16 Hinh 22 Chia 61 Cho V0./((‹i 16 Hình 23 Chia lưới cho thanh chống. re 17 Hình 24 Loại lưới dc sử dụng. cá ch HH nh TH TH TH TH HT kết 17 Hình 25 Chọn loại phân tỬ. nh HH HH tàng HH TH TH HH rệt 18 Hình 26 Các lực của từng trường hỢp.

nh HH Hà Hà HH HH ĐH HH LH HH HH Hi 18 Hình "MÃ.Ô Hình 28 Ứng suất nhỏ nhất. xe Hình 29 Ứng suất Von-mises.eo Hình 31 Biến dạng lớn nhất. tà Hình 32 Biến dạng nhỏ nhất. xe Hình 33 Chuyên z8 ~° 00.

24 Hình 39 Biến dang lớn nhất.1 1E rree 25 Hình 40 Biến dạng nhỏ nhất. wn 25 Hình 41 U magnrtude. 26 Hình 42 Chuyên vị theo true Y ta tà tà. 26 Hình k1, (Ai hố.

27 Hình ly nẽnẽn. 28 Hình 47 Biến dạng lớn nhất. an 30 Hình 50 Chuyén z8 ~° 00.Ô 31 Hình 52 Ứng suất lớn nhất. re 31 Hình 53 Ứng suất nhỏ nhất.

32 Hình 55 Biến dạng lớn nhất.33 Hình 56 Biến dạng nhỏ nhất. 34 Hình 59 Ứng suất lớn nhất. 36 Hình 63 Biến dạng lớn nhất. 37 Hình 6Š maØTITfUỚE.

nh nh nhà TH KH Trà KH Tư 38 Hình 66 Chuyên vi theo truc Y, 38 Hình 67 Ung sat 0). 40 Hình In na. 41 Hình 72 Biến dạng nhỏ nhất.1 1 Eerrei 41 Hình 73 U magnrtude. 42 Hình 74 Chuyên vị theo trục Ÿ.42 Hình 75 Ứng suất lớn nhất.

47 Hình 84 Ứng suất nhỏ nhất. Hình 85 Ứng suất Von-mises. Hình Hình 87 Biến dạng lớn nhất. St ềC 2E E2 SE 2112215212121.

49 Hình 88 Biến đạng nhỏ nhất.ere 49 Hình 89 U magnitude. 52 Hình 94 Biến dạng lớn nhất. 53 Hình 95 Biến dạng nhỏ nhất. 54 Hình 97 maØTITfUỚE.

Tnhh nh HH TH KH Trà KH TY Tết 54 1 THIẾT KẺ CAD 1.1 Thiết kế frame 1.1 Vẽ hình dạng airfoil từ file tọa độ 2412.txt Edit No: 77. ax Feavares Skonch | Sufaor | SheetMebl halvene - <<souDwonts | ae HEE Co BRT © BR ole A 2 5 ane Se 2 a 0 a 6 * = a TT Hình 2 Nhập toa dé vao solidwork 1.2 Hoan thién airfoil Vật liệu Tilệ Bản số NACA 2412 a Người vẽ £ NHOM 3 Kiém tra Hình 3 NACA2412 Hình 4 Hoàn thiện spar 1.3 Thêm các spar và thanh rib Hình Š Thêm thanh rịb 1.4 Thiết kế vỏ cánh Hình 6 Vỏ 1.5 Thiết kế thanh chống Hình 7 Thanh chống 1.6 Assembly các part với nhau Hình 5 Ghép các bộ phận với nhau Hình 9 Ghép các bộ phận với nhau 2_ Mô phỏng abaqus 2.1 Thiết lập thông số 2.1 Import file cad vao abaqus Motive E Pat Mote |2Medeh? Fat) Tlose Hình 10 Khung 10 Hình 11 tỏ Tình 12 Thanh chống 11 2.2 Thiết lập vật liệu bauei@t Reale [eS GFF HOT Brenmn @- EDO ooo) 3.5 Se mee ‘iio 1G ecanent-} = 1B pres (0 sie) = À su: Hình 13 Thiết lập vật liệu nhôm cho vỏ Em MHód tagEO Xem AMNGế ÿGQem ĐưẾC Cseyasis gn Sead Mea Ta Mage keyMt beasts #COAGRU BA RH * RIPI GOD Brews 8- 20 869K 3E Jes shel very Mite cpa) Mee|TUMET 2 Me|ŠŸ mm (Ct erpsepar SOE iheSeg myn a tad ueities! OF Meta ome seater veceelanety Lenptern Hình 14 Thiết lập vật liệu thép cho khung 12 TA PHO MHAG An Ben MANG peer PHAN QnmVCĐ ĐỢC AM Hượn Jeet “am He Sustt $C. 8 Ga Re PROS DAO AAD Drove -B- EMO eDeOR 4.2 Hinh 15 Thiét lập vật liệu cho thanh chống 2. Ghép các part lại với nhau Hình 16 gáp thanh chống vào khung 13 ECA BAH 1 QOSR GIO GOD ‘Deewam §P-i EB O QoOon” a „ a Hình 17 Ghép vo 2.4 Thiết lập mối quan hệ Model > Model? Step: Stes-" I a Tình 18 Thiết lập mối quan hệ các part với nhau 14 2.5 Thiết lập lực và điều kiện biên +€ S5E8LH A /NÌA 3 V\DJĐGIØ8Ø/6028 /9lse=se c65:EI8@1066I5) “hm teoue [2003 Model [2 rece-1 vi %repi| seo? Hinh 19 Thiét lập lực và điều kiện biên Hình 20 Thiết lập lực cản và lực nâng 15 2.6 Chia lưới Modik lS Mu: Meck |? Medel! <| 2gdk 72Asseeiy @/fat|Slane > Globe Seeds Song Corts Anptnsiraee giobz vo EE vf arent po cle ‘nimum sce cont Oey rocuerot geenswe Go ms THY BD (By henlzy valoe (3< rất < ginal vay) Ñ ok Romy | Uetauts Wodek: [Todo =] Object) Assembly © Pa Tat S Giobd Sees hở Contry Apprasinute gland sas: BCorceure cortret Macmum censtion “sctor (02 < bí © 1.

© By tractenc# giotal ize (À0< mn < 10/01 D Dp absolute value {00 < min < glasl sze)|3 9 A22, Đelaus Hình 22 Chia lưới cho vỏ 16 mouse: Face T] g/e+C x.enag 6 mái * 2e # Í sereCamwek TU | xm==axseelie Hl % 1° em stom creat (9y acc of hbal sce (0. Td (Oy abselute vatus (UU< min « gobal sz `3 Deuuks €areel = Hình 23 Chia lưới cho thanh chống r^ „| SE Mesh Controls i oa * QHes} QHer-deminated © Tet © Wedge YW secmique Agate | GU chest elgerion Ore [| @Nea-ezndare itenaretomeet growth '| 1 sex rot a tạp — =i133 vO Growth rate 0x mappee tri meshing on bounding feces where eppe spiiate 1 ˆ E = Irzetbaundsry lryer š ox Baus Cancel Ệ Hình 24 Loại lưới dc sử dụng 17 Tương DỊ Mj«kOAsesyÐnxfEnee .j € DesetType ienwetLErany Teniy Oioas: cua. PB^ecubc Seomerie Orce Coere _". Hee Vimlge Tet C_ Fybn4fotrlstos _! Meahestomulster (| morwved cota atese aealcauon erent Comets Vises O tee dent 0 Sect | Secand-orde accurage: © ves @ te Diawien kerlal @edadl C2 iement đelecc: cdesut C) RhaDexaleye — €MUeabfal C CS Á I0-ssde quai kárahacken, Note: Ts selert an element shepefar messing, elect "Mish > Contals” tren toe ve meu Ra.

ok Hình 25 Chọn loại phân tử 3 Phân tích tính toán 3.1 Lực tác động trong các trường hợp ^ B c D E F G H Lw Dw ÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔS Hình 26 Các lực của từng trường hợp 18 3.2 Các trường hợp tính toán 3.1 Trường hợp l: A trước 3.211 Ung suất Prmey |S Tua PrepGl Me al me ie OTL S| pee xià¬s+s # EIEÏ #8 0aesnoadesut - đỹx GO emeoR sh.) ra —x' MAI PM: 5 1) a e+0 +2.561e+05 Hình 27 Ứng suất lớn nhất Đểmay L|% [Mis Pino MA OD HE CO MCARDLE BH BỊ Ae ob Dato ae 3ÿ Lý [ S\EW Aseinisndden ~ (BĐ~ DBO) aw Moase|Š Vauslsaben `.cot k€ 4 b9, ‘eo S, Min. Principal ODB: Atruoc.edb _ Abaqus/Standard 2020 Thu Apr 06 17:21:53 SE Asia Standard Time 2023 Hình 28 Ứng suất nhỏ nhất 19 Ũ + oo Ũ ay + a b+ oY n Ũ a, a hi ODB: Atruoc.odb Abaqus/Standard 2020 Thu Apr 06 17:21:53 SE Asia Standard Time 2023 Hinh 29 Ung sudt Von-mises dữ suâêtc đ Bt av trigiaodi & gi &thanh chdéng va canh.2 Bién dang: trmay =|k Sia apm bes Q1 eA Re + Line PAA) Be resunoncewe: lđ+ 0m ®RJ-› R= Medub[3v.edes= L] M=s toe ¬£® Bere A> = “ẳ k # Ss ì SS y 20 Thu Apr 06 17:21:53 SE Asia Standard Time 2023 BS SIALLIE Hinh 30 £22 20 bit @ 4 SE 11: E 8 NỂM xit)E1z@ BI2GR+e=s~e J0. :0i@6efEiacas,m h kẰẪ 4d ph 4 3ƒ) ODB: Atruoc.odb Abaqus/Standard Q Thu Apr 06 17:21:53 SE Asia Standard Time 2023 Z Step:Step-1 Increment 1: Step Ti 1.000 Tình 31 Biến dạng lớn nhất 3 Pnmay- vẬt Menon ike de bmi OES BAR i Sal DT DG #3 vzudeeen 2su - đổv ioe eR > oh. wd em) 8 3) ƒ) Hình 32 Biến dạng nhỏ nhất Biêên dạng cực đại tại đầu mút cánh.3 Chuyên vị: mac, U jue Sina pombe 4 BA Rp a QT aa AT DG) Bi viewwicrion detasts » B= ener 7 A.2 Mab aE OQDB: Atruoc.