Torsten Bråmå, Saab Aero Optimeringsdriven design vid Saab Aero

39 Pages·2010·4.39 MB·Danish

Optimeringsdriven design vid Saab Aerosystems
Jönköping, 7 Oktober, 2010
Torsten Bråmå
Content
(cid:1)
Background
(cid:1)
Gripen
(cid:1)
Spacecraft adapter
(cid:1)(cid:1)
AAeerrooddyynnaammiicc ooppttiimmiizzaattiioonn
(cid:1)
Airbus A380
(cid:1)
Clean Sky – Smart Fixed wing aircraft
(cid:1)
Gripen NG
(cid:1)
Role of optimization in the design process
2010-10-07
2 Opimeringsdriven Design, Torsten Bråmå
Complete aircraft responsibility
Neuron
– unmanned demonstrator in
European cooperation, Dassault et al.
Gripen
– multi-role fighter
2010-10-07
3 Opimeringsdriven Design, Torsten Bråmå
Complete aircraft responsibility
Saab 2000 AEW&C
SSaaaabb 22000000 FFEE mmooddeell
2010-10-07
4 Opimeringsdriven Design, Torsten Bråmå
FE model Gripen one and two seater versions
2010-10-07
5 Opimeringsdriven Design, Torsten Bråmå
Bakgrund
verktyg för optimering av kompositvingar
För att utnyttja potentialen som finns i användningen av komposit i
vingstrukturer behövs datorbaserade stöd för att klara jobbet.
Under perioden 1975-90 utvecklades sådana av flera tillverkare:
• USA – TSO, ASTROS m.fl. (F16, F18, F22, F35 etc)
• Storbritannien – Stars, ECLIPS (Eurofighter, Gripen vinge)
• Frankrike – ELFINI (Mirage, Rafale, Neuron)
•• TTyysskkllaanndd –– LLaaggrraannggee ((EEuurrooffiigghhtteerr))
• Sovjet – Argon (?)
• Sverige – OPTSYS (Gripen vinge, fena, roder mm)
Under 90-talet började kommersiella verktyg utvecklas.
Idag finns Nastran Sol 200 som kan hantera en hel del av det ovanstående
program klarar.
2010-10-07
6 Opimeringsdriven Design, Torsten Bråmå
Bakgrund
verktyg för strukturanalys och optimering på Saab
Omkring 1980 valdes FE-systemet ASKA för användning i projekten Gripen och Saab 340.
1983 påbörjades utvecklingen av OPTSYS (Saab, KTH, FFA), ett system för
strukturoptimering integrerat med ASKA.
Under 1990-talet introducerades FE-systemet UAI-Nastran på Saab parallellt med ASKA.
Nastran blir nära nog standard inom flygindustrin (undantag Dassault).
OOppttssyyss iinntteeggrreerraaddeess mmeedd UUAAII--NNaassttrraann..
Saab går över till MSC-Nastran (Gripen Demo, Airbus, Boeing).
(MSC köper upp UAI)
MSC-Nastran kan inte integreras med Optsys men har utvecklat egen optimering i form av
Sol 200.
2007-2008 genomförs utvecklingsprojekt för att kunna använda Nastran Sol 200
t.ex i projekten Gripen NG och Clean Sky.
2010-10-07
7 Opimeringsdriven Design, Torsten Bråmå
Gripen wing: Problem formulation
Objective:
Minimum weight
Constraints:
• Free from flutter within flight envelope
• Control surface efficiency to assure aircraft performance
• Strain in carbon fibres
• Panel buckling
• Design rules
Design variables:
• Number of 0, 90 and +-45 degree composite layers
2010-10-07
8 Opimeringsdriven Design, Torsten Bråmå
Composite material design variables:
(cid:2)
0o x1
(cid:2)
90o x2
(cid:2)
+45o x3
(cid:2)
-45o x3
Total
tthhiicckknneessss
symmetric
(cid:2)
3 design variables controlling each layup
2010-10-07
9 Opimeringsdriven Design, Torsten Bråmå
Composite material design rules included as constraints:
• Layer thickness treated as a discrete or continuous variable.
• Stack assumed to be well mixed, no explicit layup treated.
• Each layer direction between 10% and 70% of total panel
thickness.
• Minimum / maximum total panel thickness
• Fiber strain < 0.43%
•• PPaanneell bbuucckklliinngg ccrriitteerriiaa::
Using in-house software integrated into Nastran.
Panel layup and boundary loads received from Nastran.
Additional input of panel size and boundary conditions required.
2010-10-07
10 Opimeringsdriven Design, Torsten Bråmå