طراحی tailboom هواپیمای مدل به روش بهینه سازی توپولوژی

امروزه در علم طراحی مکانیک، هدف تنها طراحی وسیله ای جهت برآوردن نیاز نمی باشد، بلکه طراحی بهینه و کاهش وزن محصولات، نه تنها یک اختیار که یک الزام است. این موضوع در مورد محصولات صنعت هوا-فضا از اهمیت بیشتری برخوردار می باشد. در همین راستا طراحی tailboom یک هواپیمای مدل به وسیله روش بهینه سازی توپولوژی انجام و سپس طرح حاصله، با هدف حداقل سازی جرم آن تحت بهینه سازی قرار گرفته است. در این پروژه ابتدا توضیحاتی پیرامون بهینه سازی به روش توپولوژی آورده شده است. سپس سازه هواپیما و اجزای تشکیل دهنده آن و همینطور مانور های هواپیما حول محورهای اصلی آن، به طور مختصر معرفی شده اند. در گام بعد،tailboom یک هواپیمای سبک انتخاب شده و بهینه سازی توپولوژی مدل برای سه حالت بارگذاری انجام گرفته است.سه حالت بارگذاری عبارتند از نیروهای وارده به سکان های عمودی و افقی هواپیما در حالت برخاست هواپیما، پرواز هواپیما تحت جریان باد عمودی و پرواز هواپیما تحت جریان باد جانبی. با انجام بهینه سازی توپولوژی بر روی سازه، مسیر های انتقال نیرو و هیبت کلی tailboom بدست آمده است. بدین منظور به هر المان چگالی فرضی بین 0 تا 1 نسبت داده شد و با ارتباط سختی هر المان به این چگالی فرضی، در طی روند بهینه سازی با هدف حداقل نرمی سازه، المان هایی که دارای نقش سازه-ای کمتری بودند حذف شدند. با تفسیر نتایج بهینه سازی توپولوژی طرحی مفهومی ارائه و به وسیله المان های تیر مدل و آنالیز گردیدند. و در گام آخر مدل تهیه شده با هدف کاهش وزن، تحت عملیات بهینه سازی به روش مرتبه اول قرار گرفت. در نهایت مدل بدست آمده تحت هر سه حالت بارگذاری حل و تحلیل گردید. کوچک بودن مقاطع محاسبه شده و همچنین توزیع یکنواخت کانتور تنش، نشان از کارایی روش بهینه سازی توپولوژی در طراحی سازه ها دارد.