Elastik mafsallı bir helikopter palasının sonlu elemanlar yöntemiyle yapısal analizleri

Abstract

Bu çalışmada üç boyutlu dönen Timoshenko kirişlerine ait katılık ve kütle matrisleri ile yük vektörleri elde edilmiştir. Sonlu eleman formulasyonlarına kesme deformasyonu etkileri, dönel atalet etkileri ve göbek yarıçapının etkileri dahil edilmiştir. Dönen Timoshenko kiriş elemanları iki düğüm noktasına sahiptir ve her bir düğüm noktasında altı adet serbestlik derecesi içermektedir. Bunlar üç eksende ötelenme ve üç eksen etrafında dönmedir. Dönen Timoshenko kirişlerine ait statik analiz ve serbest titreşim analizlerini gerçekleştirmek üzere FORTRAN programlama dili kullanılarak bir sonlu eleman programı geliştirilmiştir. Helikopter palaları genellikle dönen kirişler olarak modellendiğinden, bu çalışmada elastik mafsalh helikopter palasına ait kiriş modeli oluşturulmuş ve palaya ait doğal frekans analizi ve statik analiz gerçekleştirilmiştir. Yapılan çözümler AN SYS ticari yazılımı ile karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Çeşitli kesit özelliklerine sahip dönen kirişler ve elastik mafsalh helikopter palası için sonuçlar ANSYS yazılımı ile uyum sağlamıştır.

In this thesis, stiffness, mass matrices and ioad vectors for rotating Timoshenko beams are derived. Shear deformation, rotary inertia and hub radius effects are included in the finite eiement formulations. Rotating Timoshenko beam elements have two nodes and six degrees of freedom at each nodes. Three of those degrees of freedoms are translationa! degrees of freedom and the other three are rotational degrees of freedom about three axis. A finite element code is generated by using FORTRAN programming language to obtain the static analysis results and free vibration characteristics of rotating Timoshenko beams. Since helicopter blades are generally modeled as rotating beams, in this thesis, natural frequency analysis and static analysis of an elastic articulated helicopter blade are done by using beam model. Solutions from code are compared with solutions from ANSYS commercial software. Solutions for rotating Timoshenko beams with different cross sectional properties and elastic articulated helicopter blade are consistent with ANSYS results.