Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Design and stress analysis of passenger aircraft seats

Andrzej Przybylski

Abstract

Development of aviation industry causes an increasing interest in this market subsequent investors. Three students from the Warsaw University of Technology in time of intership in Arcaro aerospace prepared a design of aircraft seats for economy class. Aerospace standards specify some static and dynamic test for such construction, before it could get to the market. Two main surveys are carried out: 14G acceleration downward along the spinal cord axis, and 16G along the aircraft longitudinal axis and is combined with a lateral impact force component. Modern computers alow us to check structural strength without building many expensive prototypes - all we need is an appropriate software package that uses the finite element method for analysis. This paper presents results prepared by using Patran and Nastran solver. The dynamic loads specified in the standards have been roughly converted into statically acting forces on the seat frame, so that stresses can be calculated independently of time. Stress maps were made for two types of model: first is solid with mesh build from tetrahedral elements (TET10), second built from midsurfaces, which mesh consist quadrangular elements of the type "SHELL" (QUAD4). Comparison of the results allowed to select a shell model for subsequent analyzes (it is composed of fewer elements, but it is equally accurate as solid). The frequency of natural vibration and buckling of the structure were also determined. Based on the analysis results some improvement of aircraft seats were suggested. Static analysis of MES, of course, does not completely cover the topic, the next stage of work should be dynamic research with a mannequin model using, for example, LS DYNA software, but it goes beyond the scope of paper.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Andrzej Przybylski (FPAE) Andrzej Przybylski,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Projekt i analiza wytrzymałościowa konstrukcji pasażerskiego fotela lotniczego
Supervisor
Adam Dacko (FPAE/IAAM) Adam Dacko,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Certifying unit
Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Affiliation unit
The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)
Study subject / specialization
, Automatyka i Robotyka (Automation and Robotics)
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
12-02-2019
Issue date (year)
2019
Pages
39
Internal identifier
MEL; PD-4998
Reviewers
Adam Dacko (FPAE/IAAM) Adam Dacko,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE) Cezary Rzymkowski (FPAE/IAAM) Cezary Rzymkowski,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Keywords in Polish
wytrzymałość konstrukcji, analiza MES, fotel lotniczy, testy dynamiczne, normy lotnicze
Keywords in English
strength analysis, FEM, aircraft seats, dynamic tests, aerospace standard for seats
Abstract in Polish
Dynamicznie rozwijający się przemysł lotniczy powoduje coraz większe zainteresowanie branżą kolejnych przedsiębiorców i inwestorów. Trzech studentów Politechniki Warszawskiej w ramach stażu w radomskiej firmie Arcaro Aerospace przygotowało projekt pasażerskiego fotela lotniczego do klasy ekonomicznej. Warunkiem dopuszczenia takiej konstrukcji do sprzedaży jest przejście szeregu testów statycznych oraz dynamicznych określonych w normach lotniczych. Dwa główne badania są przeprowadzane odpowiednio: przy przeciążeniu 14G skierowanym w dół, wzdłuż osi kręgosłupa, oraz 16G, odchylonego o 10° od osi kadłuba statku. Współczesne komputery pozwalają na sprawdzenie wytrzymałości zaprojektowanej konstrukcji bez kosztownego budowania wielu prototypów - wystarczy odpowiedni pakiet oprogramowania wykorzystujący do analizy metodę elementów skończonych. W niniejszej pracy zostały przedstawione wyniki szeregu analiz MES, wykonanych przy wykorzystaniu programu "Patran" i solvera "Nastran". Określone w normach obciążenia dynamiczne zostały w przybliżeniu przeliczone na statycznie działające siły na ramę fotela, tak aby można było obliczać naprężenia niezależnie od czasu. Stworzono mapy naprężeń zredukowanych dla dwóch odmiennych modeli - jeden bryłowy, na którym siatka składa się elementów czworościennych (TET10), drugi zbudowany z powierzchni środkowych, na którym siatka składa się z elementów czworokątnych typu "SHELL" (QUAD4). Porównanie wyników pozwoliło wytypować model cienkościenny do kolejnych analiz (jest złożony z mniejszej ilości elementów, natomiast jest równie dokładny co bryłowy). Wyznaczono również częstości drgań własnych oraz postaci wyboczenia konstrukcji. Na podstawie uzyskanych wyników zaproponowano kilka poprawek w projekcie fotela, głównie elementów, w których naprężenia przekraczały granicę plastyczności aluminium. Statyczna analiza MES oczywiście nie wyczerpuje całkowicie tematu. Kolejnym etapem pracy powinny być badania dynamiczne wraz z modelem manekina przy wykorzystaniu np.: oprogramowania LS DYNA, jednak wykracza to poza zakres niniejszej pracy inżynierskiej.
File
  • File: 1
    Praca_dyplomowa_Przybylski.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 31346

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT8fdb6effef3b4d5ba990f43d751caeff/
URN
urn:pw-repo:WUT8fdb6effef3b4d5ba990f43d751caeff

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page