Reinforcement design for antenna installations on pressurized  Fuselages

Pau Martinon Sort

Informações chave

Autores:

Orientadores:

Luís Filipe Galrão dos Reis (Luís Filipe Galrão dos Reis); Filipe Szolnoky Ramos Pinto Cunha (Filipe Szolnoky Ramos Pinto Cunha)

Publicado em

12/11/2012

Resumo

An antenna installation to an aircraft fuselage implicates a structural modification which needs a reinforcement application. That structural reinforcement is usually called “doubler”, and must be properly designed before implementing it. The aim of the current thesis is to develop a methodology backup with a group of tools to structurally verify and validate the application of the doublers. The structural analysis requires a study of the statics, fatigue, and damage tolerance aspects. In the static analysis the present work provides the methodology and formulation necessary for studying it. The fatigue analysis provides of a study of the different methods for analyzing a doubler structure, including analytic and finite element methods (FEM) methods, and the methodology for estimating the component’s fatigue life cycles. The damage tolerance analysis defines a methodology to rapidly assess the crack growth of a doubler structure through a Damage Tolerance (DT) software, and provides of a study of the main DT concepts necessary to reach an inspection program for the new component. The software used during the thesis development was MSC Patran/Nastran for all the FEM analysis; Microsoft Office Excel for the developed analysis tools; AFGROW for the DT crack growth simulations. All the practical examples are based on the Lockheed C-130 aircraft model data. A instalação duma antena à fuselagem de um avião implica uma modificação estrutural que precisa da aplicação dum reforço. Este reforço estrutural é referido em geral como “doubler”, e tem de ser corretamente dimensionado antes de ser aplicado. O objetivo da tese é o desenvolvimento dum grupo de ferramentas e duma metodologia para calcular e validar estruturalmente os respetivos doublers. A análise estrutural precisa dum estudo dos aspectos relativos à estática, fadiga, e tolerância ao dano. Em termos da estática, a presente tese oferece uma metodologia e formulação necessária para o respectivo estudo. A análise á fadiga contém um estudo dos diferentes métodos possíveis para analisar um reforço doubler, inclusive métodos analíticos e de elementos finitos (FEM), e a metodologia para estimar os ciclos da vida á fadiga do componente. A análise da tolerância ao dano define uma metodologia para rapidamente analisar o crescimento de fenda da zona danificada através dum software Tolerância ao Dano (DT), e também contém um estudo dos principais conceitos DT precisos para a determinação do programa de inspeção da zona depois da modificação. O software utilizado ao longo do desenvolvimento da tese é o MSC Patran/Nastran para todas as análises FEM; Microsoft Office Excel para o desenvolvimento das ferramentas; o AFGROW para as simulações de crescimento de fenda da analise DT. Todos os exemplos práticos são baseados nos dados do avião Lockheed C-130