Weight optimization of console with carbon reinforced composite
2022 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Viktoptimering av konsol med kolfiberkomposit (Swedish)
Abstract [en]
To further reduce weight remains a constant goal within aviation. In this project an aircraftconsole is redesigned from aluminium to carbon fibre composite and analysed to see ifit is possible to reduce weight while maintaining the ability to withstand the emergencylanding loads. There are in total 9 different load cases, but the focus is on 9 and 18g forward.The design of the composite console is an iterative process, and the outcome is a sandwichsolution with a basic layup of 3 carbon fibre composite layers, PVC core and another 3carbon composite layers. Each iteration is followed by analysis in Ansys workbench usingFEA, finite element analysis, and if stresses or strains are too high reinforcement layers areadded to areas of concern and a new iteration of layup and analysis is performed.The aluminium console weighs 17 kg and after iterating the sandwich console fivetimes the end result is a console weighing 12.2 kg. Which means a weight reduction ofapproximately 30%.Overall, the new composite sandwich console can withstand higher loads than the oldaluminium one but the fastening to the floor requires further analysis.
Abstract [sv]
Att försöka minska totalvikten är ett ständigt återkommande mål inom flygindustrin. Dettaprojekt undersöker om det är möjligt att minska vikten på en konsol för flygplan genomatt ändra designen och byta material från aluminium till kolfiberkomposit, samtidigt somkonsolen bibehåller förmågan att motstå de krafter som kan uppstå vid en eventuell nödlandning. Totalt 9 olika lastfall undersöks, med fokus på lastfallen 9 och 18g framåt. Designen avkompositkonsolen är en iterativ process som resulterar i en sandwichkonstruktion beståendeav 3 kolfiberkompositlager, en PVC kärna och ytterligare 3 kolfiberkompositlager. Efter varjeiteration analyseras konsolen i Ansys workbench med hjälp av FEM, finita elementmetoden,om spänningar eller töjningar är för höga adderas förstärkningslager och en ny iteration medanalys av alla lager utförs.Den gamla aluminiumkonsolen väger 17 kg. Fem iterationer med olika lager ger enslutvikt på 12.2 kg för sandwichkonsolen. Vilket är en viktreduktion med ungefär 30%.Resultatet är en ny konsol med en sandwichkonstruktion som kan motstå högre laster änden gamla. Infästningen av konsolen mot golvet behöver ytterligare analys.
Place, publisher, year, edition, pages
2022.
Series
TRITA-SCI-GRU ; 2022:251
Keywords [en]
FEA, carbon fibre, composites, sandwich
Keywords [sv]
FEM, kolfiber, kompositmaterial
National Category
Vehicle and Aerospace Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-324278OAI: oai:DiVA.org:kth-324278DiVA, id: diva2:1739353
External cooperation
FS Dynamics and Bromma air maintenance
Subject / course
Vehicle Engineering
Educational program
Master of Science - Vehicle Engineering
Supervisors
Examiners
2023-02-242023-02-242025-02-14Bibliographically approved