Evaluación de la Fatiga por Vibración de los Pylones de Alas de UAV Basada en el Método PSD
Autores: Sui, Lijun; Sun, Youchao; Sun, Haonan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Evaluación de la Fatiga por Vibración de los Pylones de Alas de UAV Basada en el Método PSD
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Integridad estructural
Análisis de fatiga por vibración
Pilones de ala
UAVs
Vida útil por fatiga
Cargas dinámicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
(1) Antecedentes: La integridad estructural de los componentes clave en los sistemas de misión de vehículos aéreos no tripulados (VANT) es crucial para alcanzar los objetivos de rendimiento. El entorno de instalación de los pilones de ala de VANT militares y civiles es muy complejo, ya que están sujetos a diversas excitaciones de vibración complejas. Por lo tanto, es necesario realizar un análisis de fatiga por vibración en los pilones de ala de los VANT para garantizar la integridad estructural y el funcionamiento seguro. (2) Método: Este estudio se basa en la experiencia del diseño de fatiga por vibración para aeronaves militares y civiles, y se tomó como objeto de investigación los datos de prueba de vuelo del VANT HH-100, un pilón de ala específico para VANT, y se estudió el método de modelado de evaluación de vibraciones. Se estableció un modelo de evaluación de fatiga por vibración para los pilones de ala, y se recopilaron datos relevantes de fallos por fatiga y deformación a través de datos experimentales para validar el modelo de análisis de fatiga por vibración. Se utilizó un modelo de análisis de fatiga para realizar un análisis de fatiga en los detalles de diseño de la estructura del pilón de ala bajo cargas dinámicas de múltiples fuentes y para determinar las características de fatiga por vibración estructural. (3) Resultado: Basado en el método de elementos finitos y utilizando la densidad espectral de potencia (PSD) del espectro de carga, se llevaron a cabo análisis y cálculos para obtener la distribución de tensiones de la estructura de conexión bajo cargas de vibración e impacto. A partir de esto, se han identificado claramente las debilidades por fatiga de la estructura. Posteriormente, se realizó un análisis de fatiga dinámica para calcular la vida útil por fatiga de la estructura. Utilizando la teoría de acumulación de daños de Miner y considerando la incertidumbre de los cálculos o la sensibilidad de los resultados a la simplificación geométrica y los espectros PSD, se obtuvo la vida útil nominal por fatiga de la estructura del pilón a través de conversión. (4) Conclusiones: Utilizando un modelo de análisis de fatiga validado a través de experimentos, se realizó una evaluación integral de acumulación de daños sobre la vida útil por fatiga del pilón de ala bajo cargas dinámicas externas de múltiples fuentes, y se obtuvo la vida útil por fatiga del pilón de ala, que cumple con los requisitos de diseño de los VANT.
Descripción
(1) Antecedentes: La integridad estructural de los componentes clave en los sistemas de misión de vehículos aéreos no tripulados (VANT) es crucial para alcanzar los objetivos de rendimiento. El entorno de instalación de los pilones de ala de VANT militares y civiles es muy complejo, ya que están sujetos a diversas excitaciones de vibración complejas. Por lo tanto, es necesario realizar un análisis de fatiga por vibración en los pilones de ala de los VANT para garantizar la integridad estructural y el funcionamiento seguro. (2) Método: Este estudio se basa en la experiencia del diseño de fatiga por vibración para aeronaves militares y civiles, y se tomó como objeto de investigación los datos de prueba de vuelo del VANT HH-100, un pilón de ala específico para VANT, y se estudió el método de modelado de evaluación de vibraciones. Se estableció un modelo de evaluación de fatiga por vibración para los pilones de ala, y se recopilaron datos relevantes de fallos por fatiga y deformación a través de datos experimentales para validar el modelo de análisis de fatiga por vibración. Se utilizó un modelo de análisis de fatiga para realizar un análisis de fatiga en los detalles de diseño de la estructura del pilón de ala bajo cargas dinámicas de múltiples fuentes y para determinar las características de fatiga por vibración estructural. (3) Resultado: Basado en el método de elementos finitos y utilizando la densidad espectral de potencia (PSD) del espectro de carga, se llevaron a cabo análisis y cálculos para obtener la distribución de tensiones de la estructura de conexión bajo cargas de vibración e impacto. A partir de esto, se han identificado claramente las debilidades por fatiga de la estructura. Posteriormente, se realizó un análisis de fatiga dinámica para calcular la vida útil por fatiga de la estructura. Utilizando la teoría de acumulación de daños de Miner y considerando la incertidumbre de los cálculos o la sensibilidad de los resultados a la simplificación geométrica y los espectros PSD, se obtuvo la vida útil nominal por fatiga de la estructura del pilón a través de conversión. (4) Conclusiones: Utilizando un modelo de análisis de fatiga validado a través de experimentos, se realizó una evaluación integral de acumulación de daños sobre la vida útil por fatiga del pilón de ala bajo cargas dinámicas externas de múltiples fuentes, y se obtuvo la vida útil por fatiga del pilón de ala, que cumple con los requisitos de diseño de los VANT.