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mercredi 13 mars 2013

Qu'est-ce que l'aéroélasticité?

L’aéroélasticité est l'étude de l'interaction des contraintes aérodynamiques, l'inertie, et les réponses élastiques dans les structures physiques. Ces interactions peuvent produire à la fois des réponses statiques et dynamiques. Les instables réponses dynamiques des composants peuvent conduire à une défaillance structurale sous certaines conditions. L’aéroélasticité est typiquement concerne la conception des structures est stable lorsqu'il est soumis à un flux d'air dynamique. Ces structures sont souvent des avions, mais ils peuvent également inclure des ponts, des turbines éoliennes et autres éléments de base terrestre.

La plupart des matériaux, y compris les métaux, présentent un comportement élastique au moment de répondre aux sollicitations extérieures. Les matériaux élastiques reprennent leur taille initiale et la forme si elles ne sont pas déformées au-delà d'une quantité critique. Tout en étant déformé, ils étirer ou rétrécir en fonction du niveau de contrainte appliquée. Un ressort métallique s'étend lorsqu'il est tiré au niveau des bords, mais ne reste pas en permanence déformé après sa sortie. En fait, même des morceaux solides de métal se comporter de cette façon.

Dans un avion, les forces aérodynamiques externes appliquer une contrainte mécanique sur les ailes et le corps principal. En termes d'aéroélasticité, cette contrainte est similaire à une contrainte appliquée directement sur le matériau, par exemple de placer des poids sur l'avion. En réponse, la structure de l'avion se déforme légèrement en raison. Ce sera légèrement modifier la forme de l'avion, ce qui à son tour affecter le stress exacte aérodynamique. Dans un scénario statique, la réponse de la structure de l'avion atteindra l'équilibre avec les nouvelles contraintes aérodynamiques.

Quand une structure commence à se déformer en raison de contraintes aérodynamiques, elle gagnera l'inertie, ou l'élan, comme il se déplace à changer de forme. Après avoir atteint le nouvel «équilibre» position, il ne s'arrête pas immédiatement, mais plutôt dépassement de cette position parce qu'il a gagné l'inertie. Les contraintes aérodynamiques peuvent avoir tendance à restaurer la structure d'une forme d'équilibre, mais parfois une oscillation peut se produire. Il nécessite friction ou une sorte de force d'amortissement à ralentir cette oscillation. En d'autres termes, la structure peut avoir une forme d'équilibre, mais si elle prend trop d'inertie à chaque fois qu'il se déplace vers cette forme, il sera en équilibre instable.

Beaucoup de gens témoins de cet aspect important de l'aéroélasticité le 7 Novembre 1940, lorsque le Tacoma Narrows Bridge dans l'État américain de Washington a commencé à vibrer à cause de vents violents. La fréquence propre du pont, qui est liée à la vitesse à laquelle le pont se met à vibrer, se trouvait être semblable au taux le vent a changé de direction. Lorsque cela arrive, le vent peut provoquer le pont à vibrer de plus en plus. Dans le cas de Tacoma Narrows Bridge, la vibration structurelle emballement conduit à la destruction du pont. Cet événement a conduit à une augmentation de l'intérêt et de la recherche aéroélasticité.