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Méthodologie de modélisation aérostructurelle d'une aile utilisant un logiciel de calcul aérodynamique et un logiciel de calcul par éléments finis

Communier, David (2015). Méthodologie de modélisation aérostructurelle d'une aile utilisant un logiciel de calcul aérodynamique et un logiciel de calcul par éléments finis. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Lors de l’étude structurelle d’une aile d’avion, il est difficile de modéliser fidèlement les forces aérodynamiques subies par l’aile de l’avion. Pour faciliter l’analyse, on répartit la portance maximale théorique de l’aile sur son longeron principal ou sur ses nervures. La répartition utilisée implique que l’aile entière sera plus résistante que nécessaire et donc que la structure ne sera pas totalement optimisée. Pour pallier ce problème, il faudrait s’assurer d’appliquer une répartition aérodynamique de la portance sur la surface complète de l’aile. On serait donc en mesure d’obtenir une répartition des charges sur l’aile beaucoup plus fiable. Pour le réaliser, nous aurons besoin de coupler les résultats d’un logiciel calculant les charges aérodynamiques de l’aile avec les résultats d’un logiciel permettant sa conception et son analyse structurelle. Dans ce projet, le logiciel utilisé pour calculer les coefficients de pression sur l’aile est XFLR5 et le logiciel permettant la conception et l’analyse structurelle sera CATIA V5. Le logiciel XFLR5 permet une analyse rapide d’une aile en se basant sur l’analyse de ses profils. Ce logiciel calcule les performances des profils de la même manière que XFOIL et permet de choisir parmi trois méthodes de calcul pour obtenir les performances de l’aile : Lifting Line Theory (LLT), Vortex Lattice Method (VLM) et 3D Panels. Dans notre méthodologie, nous utilisons la méthode de calcul 3D Panels dont la validité a été testée en soufflerie pour confirmer les calculs sur XFLR5. En ce qui concerne la conception et l’analyse par des éléments finis de la structure, le logiciel CATIA V5 est couramment utilisé dans le domaine aérospatial. CATIA V5 permet une automatisation des étapes de conception de l’aile. Ainsi, dans ce mémoire, nous allons décrire la méthodologie permettant l’étude aérostructurelle d’une aile d’avion.

Titre traduit

Methodology for an aerostructural modeling of a wing using software for aerodynamic calculation and a software for finite element calculation and validation

Résumé anglais

When the structural study of an airplane wing, it is difficult to accurately model the aerodynamic forces sudden by the wing of the plane. For ease of analysis, we divided theoretical maximum lift of the wing main spar on his or her veins. These classifications mean that the entire wing is stronger than necessary and so that the structure will not be fully optimized. To overcome this problem, it should be ensured to apply a distribution of aerodynamic lift on the entire surface of the wing, it would be able to get a load distribution on the wing much more reliable. To achieve this, we need to link the results of a software calculating the aerodynamic loads of the wing with the results of software to its design and structural analysis. In this project, the software used to calculate the pressure coefficients on the wing is XFLR5 and software for the design and structural analysis will CATIA V5. The XFLR5 software allows rapid analysis of a wing based on the analysis of its profiles. This software calculates profiles of performance in the same way as XFOIL and lets you choose from three methods of computed to provide the wing performance: Lifting Line Theory (LLT) Vortex Lattice Méthod (VLM) and 3D Panels. In our methodology, we use the method for calculating 3D panels whose validity was tested in the wind tunnel to confirm the calculations on XFLR5. Regarding the design and finite element analysis of the structure, CATIA V5 is commonly used in the aerospace field. CATIA V5 provides automation of the steps of the wing designs. Thus, in this paper, we describe the methodology for the aerostructure study of an airplane wing.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie aérospatial". Bibliographie : pages 117-118.
Mots-clés libres: Avions Ailes Aérodynamique Modèles mathématiques. Avions Ailes Modèles mathématiques Logiciels. Portance. Modèles d'équations structurales. structure, CATIA V5, XFLR5, modélisation, automatisation
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Botez, Ruxandra
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Champliaud, Henri
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 22 déc. 2015 21:46
Dernière modification: 22 déc. 2015 21:46
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1599

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