Peneliti Virginia Tech mengembangkan IGA untuk pemodelan komposit skin-stringer yang lebih efisien dengan potongan kompleks
Struktur yang disatukan digunakan untuk membangun pesawat yang lebih ringan dan lebih ramah lingkungan. Material komposit berlapis-lapis yang canggih seperti itu menawarkan rasio kekuatan-terhadap-berat yang tinggi dan dengan demikian, semakin banyak digunakan di antara industri penerbangan dan pembuatan kapal.
Namun, ketika digunakan dalam kendaraan luar angkasa hipersonik, struktur seperti itu mengalami kenaikan suhu yang signifikan dalam waktu singkat, yang diakibatkan oleh pemanasan aerodinamis akibat gesekan antara permukaan kendaraan dan atmosfer. Fenomena seperti itu lebih menonjol selama proses masuk kembali dan peluncuran. Untuk alasan ini, mempertimbangkan efek termal penting dalam desain dan analisis struktur tersebut.
Karena peningkatan persyaratan yang ditempatkan pada komposit laminasi, untuk sejumlah besar aplikasi teknik, penggunaan pelat dengan potongan berbentuk sewenang-wenang tidak dapat dihindari. Tetapi respons struktur terhadap beban dapat dipengaruhi secara signifikan karena adanya potongan semacam itu. Karena studi komposit laminasi dengan potongan adalah masalah yang kompleks, metode numerik digunakan secara ekstensif. Sekarang, para peneliti di Institut Politeknik Virginia dan Universitas Negeri (Virginia Tech, Blacksburg, Va., A.S.) telah menggabungkan analisis isogeometrik (IGA) yang baru-baru ini berkembang untuk memodelkan panel komposit yang dikaku secara lengkung dengan potongan berbagai bentuk dan ukuran.
Menurut Dr. Balakrishnan Devarajan, mantan mahasiswa Ph.D dengan Unitized structure Group di Virginia Tech, “IGA menawarkan peningkatan akurasi dan efisiensi dan mewakili geometri pengaku yang tepat di setiap tingkat penyempurnaan mesh. Ini juga memungkinkan lebih banyak fleksibilitas dalam penyempurnaan di dekat area di mana pengaku dan pelat komposit terhubung.”
Pengembangan diselesaikan oleh Dr. Devarajan dan kolaboratornya, Dr. Rakesh Kapania, memperkenalkan cara baru untuk mencapai kontinuitas perpindahan antara titik kontrol pengaku dan pelat menggunakan matriks fungsi interpolasi. Pengaku lengkung secara akurat dihasilkan oleh hanya tiga titik kontrol (Gbr. 1). Para peneliti menggunakan beberapa tambalan untuk membuat geometri potongan yang kompleks, dan juga merumuskan metodologi untuk menegakkan kondisi antarmuka yang mempertahankan kontinuitas tingkat tinggi di beberapa tambalan. Metode yang dikembangkan meniadakan keharusan agar simpul pengaku bertepatan dengan simpul pelat.
Analisis dan perbandingan dengan metode elemen hingga standar menunjukkan tingkat konvergensi, akurasi, dan efisiensi yang lebih tinggi menggunakan IGA. Karya ini akan segera tersedia sebagai kode sumber terbuka di GitHub. Penelitian telah dipublikasikan di Struktur Komposit artikel:“Tekuk termal pelat komposit laminasi yang dikaku secara lengkung dengan potongan menggunakan analisis isogeometrik”.
