Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Lately numerous studies have been performed to design composite monocoques with high strength and low weight for various student level racing contests. The objective of this paper is to develop an insightful methodology to design and de veloped a light-weight composite monocoque. The monocoque is designed to pass the mandatory static load tests laid down by the International Automobile Feder ation (FIA)Formula 3. These Formula 3 tests are considered the baseline of the desired structural integrity of the composite monocoque. The presented design tech nique emphasises on a monocoque developed for Sports Car Club of America (SCCA) races. The three standard load tests performed on the monocoque are Survival Cell Side test, Fuel Tank test and Side Intrusion test. A sandwich layup of bi-directional woven carbon/epoxy prepreg and aluminium honeycomb is optimized for minimum weight while predicting the unknown properties of layup and ensuring the mono coque doesnt experience failure. The approach intends to achieve minimum weight with high torsional rigidity and is capable of being used for the design and analysis of any kind of formula type composite monocoque.

A determinação dos esforços primários via NASTRAN, ao contrário do que ocorre ao se utilizar a teoria do engenheiro que faz uso extensivo de larguras efetivas de chapa, baseia-se na hipótese de que os painéis não flambam. A redistribuição das tensões ocorre apenas levando-se em conta os efeitos da tração diagonal, enquanto a flambagem dos painéis não é levada em conta neste estudo. Sabendo-se que ao não considerar a flambagem, erros podem ser cometidos, este trabalho realiza uma comparação entre duas análises da estrutura primária: análise usando NASTRAN, levando-se em conta a redistribuição de tensão devido à tração diagonal - sem considerar a flambagem dos painéis; e análise da teoria do engenheiro considerando a flambagem dos painéis, através do uso de larguras e áreas efetivas dos painéis flambados, também se levando em conta a redistribuição de tensões devido à tração diagonal. Aqui se apresenta a questão de como devem ser utilizados os resultados obtidos através de uma análise de uma fuselagem semi-monocoque pelo NASTRAN, face ao fato de que existe a possibilidade real de flambagem de chapas dessa estrutura.

O objetivo deste trabalho ée analisar a seção transversal de uma fuselagem semi-monocoque de uma aeronave corporativa, levando-se em consideração os efeitos da tração diagonal. As ferramentas de análise são programas desenvolvidos em linguagem Fortran, onde um dos programas ée baseado no método apresentado por Kuhn em seus estudos para o cálculo da tração diagonal, amplamente aplicado na indústria aeronáutica, e o outro baseado na energia de deformação de um sistema estrutural composto por reforçadores, cavernas e revestimento, sem levar em consideração os efeitos dos carregamentos secundários e do termo adicional proposto por Kuhn em sua teoria para a deformação da caverna, termo este que ée justificado por Kuhn devido à tendência da alma curva ficar plana entre cavernas quando a alma está sob um estado de tração diagonal bem desenvolvido. Os dois métodos são comparados e os resultados e conclusões são apresentados.

Esse trabalho apresenta uma metodologia para seleção da melhor concepção na fabricação da fuselagem central de uma aeronave executiva de seis ocupantes. Para isso, são estudadas três possibilidades: construção semi-monocoque em alumínio; materiais compósitos produzidos por Laminação por Controle Numérico e materiais compósitos produzidos por Hand Lay-up. A metodologia permite uma análise quantitativa das concepções, mesmo em fases iniciais do projeto, o que contribui para a seleção das melhores opções de concepções logo no início da análise. A partir deste estudo, ée possível observar que o projeto em Laminação por Controle Numérico ée mais adequado economicamente na fabricação da fuselagem em material compósito, devido a menores custos com matéria-prima e com mão-de-obra. Dessa maneira, o estudo prossegue com as duas concepções (material compósito fabricado por Laminação por Controle Numérico e estrutura semi-monocoque em alumínio). ÉE realizado o pré-dimensionamento das duas soluções, e em seguida estima-se o peso e o custo de fabricação das mesmas. A análise comparativa entre as soluções mostra que a concepção em material compósito apresenta uma diminuição de peso considerável acompanhada de ligeira diminuição de custo, o que permite concluir que ela se apresenta como uma alternativa técnica e economicamente viável e interessante do ponto de vista de ganho em desempenho da aeronave.

Um método de pré-dimensionamento da estrutura da fuselagem de uma aeronave foi desenvolvido nesse trabalho com o objetivo de possibilitar ao engenheiro de estruturas o cálculo rápido dos esforços primários e secundários, bem como das margens de segurança dessa estrutura. Para tanto, as teorias de cálculo desse tipo de estrutura foram implementadas em uma planilha de forma a permitir que o engenheiro mude com facilidade os parâmetros de projeto, podendo assim buscar uma solução mais eficiente. Neste trabalho são discutidas também as conseqüências de não se considerar as reduções das áreas efetivas do revestimento, devido à flambagem dos mesmos, no cálculo da área total resistente à compressão axial.

Este trabalho apresenta a análise de tensões e deslocamentos de uma fuselagem semi-monocoque através do método dos elementos finitos. Os diversos modelos utilizados nas análises possuem variações a partir de dois modelos básicos. O primeiro modelo considera o modelamento de cavernas e reforçadores como elementos de barra. O segundo modelo considera que somente os reforçadores devem ser modelados com elementos de barra; as cavernas, neste modelo, são modeladas com elementos de placa. As variações consideradas são: modelamento e não modelamento dos shear clips, presença e ausência de offsets nos reforçares e discretização da malha (malhas mais grosseira e malhas mais refinidas). Os resultados obtidos mostram que a quantidade e qualidade da malha influenciam muito mais os resultados do que presença ou não de offsets. Modelos com mesma malha, porém com diferença entre os offsets, possuem resultados muito próximos. A modelagem ou não dos shear clips influência na rigidez da estrutura e conseqüentemente deve ser modelado para melhor representar a estrutura real.

The Master’s thesis deals with the design and production of a composite chassis of the new formula Dragon X. The carbon prepreg used for manufacturing of the monocoque was to be operated at high temperatures. Therefore, this thesis deals with the application of composites structures in the high temperature environment. The thesis addresses the torsional stiffness problematics and it was not only physically tested, but also simulated by FEM analysis and the results were compared.

In its theoretical part, the diploma thesis deals with the reasons leading to terrorist attacks and a brief list of some attacks on aircraft. It also focuses on the aircraft as the target of a terrorist attack, especially the aircraft kite as the major researched part. The conclusion of the theoretical part summarizes a list of types of aircraft fuselage structures in respect of design solutions for load transfer. The practical part determines the extent of damage caused by a missile with a fragmentation warhead. This scope is then applied to the illustrative case. In the following chapters, the calculation of the critical force of a panel loaded with pressure depends on the different nature and extent of damage. Then the work highlights the evaluation of the obtained results, which are also summarized in the conclusions of the work.

The thesis is focused on reconstruction of middle part of fuselage Z 143 aircraft from truss frame to semi-monocoque frame. In the thesis there is a conceptual design of semi-monocoque middle part of fuselage. The spars of centre wing section are strength controlled. In thesis there is weight analysis according to use the semi-monocoque middle part of fuselage. In second half of the thesis there is a study of retractable landing gear. The thesis shows weight savings according to use a semi-monocoque frame. The thesis also shows that semi-monocoque frame allows other option to upgrade Z 143 aircraft. This thesis can serve as a feasibility study of the reconstruction of the middle part of the fuselage Z 143 aircraft.

This diploma thesis focuses on proposing construction and manufacture plans of a hybrid frame chassis consisting of a tubular space frame and a monocoque made of composite materials. Next, it discusses the simulation of the chassis via FEM analysis and also measuring of its torsional stiffness. In the final part of the thesis, the frame is compared to its older predecessor, which is made solely of a tubular space frame, and its advantages and disadvantages are evaluated.