Qu'est-ce que l'aéroélasticité?

L'aéroélasticité est l'étude de l'interaction des contraintes aérodynamiques, de l'inertie et des réponses élastiques dans les structures physiques.De telles interactions peuvent produire des réponses statiques et dynamiques.Les réponses dynamiques instables dans les composants peuvent entraîner une défaillance structurelle dans certaines conditions.L'aéroélasticité concerne généralement la conception de structures pour être stable lorsqu'elle est soumise à un flux d'air dynamique.Ces structures sont souvent des avions, mais elles peuvent également inclure des ponts, des éoliennes et d'autres éléments terrestres.

La plupart des matériaux, y compris les métaux, présentent un comportement élastique lorsqu'ils répondent aux contraintes externes.Les matériaux élastiques reviendront à leur taille et à leur forme d'origine si elles ne sont pas déformées au-delà d'une quantité critique.Tout en étant déformés, ils s'étireront ou se rétréciront en fonction du niveau de stress appliqué.Un ressort métallique s'étend lorsqu'il est tiré sur les bords, mais ne reste pas déformé de façon permanente après sa libération.En fait, même les morceaux de métal solides se comportent de cette manière.

Dans un avion, les forces aérodynamiques externes appliquent une contrainte mécanique sur les ailes et le corps principal.En termes d'aéroélasticité, cette contrainte est similaire à une contrainte appliquée directement au matériau et au mdash; par exemple, de placer des poids sur l'avion.En réponse, la structure de l'avion se déformera légèrement.Cela modifiera légèrement la forme du plan, ce qui affectera à son tour la contrainte aérodynamique exacte.Dans un scénario statique, la réponse structurelle de l'avion atteindra l'équilibre avec les nouvelles contraintes aérodynamiques.

Lorsqu'une structure commence à se déformer en raison des contraintes aérodynamiques, elle gagnera une inertie ou un moment, alors qu'elle se déplace pour changer de forme.Une fois qu'il a atteint sa nouvelle position «d'équilibre», il ne s'arrête pas immédiatement;Il dépasse plutôt cette position car elle a gagné l'inertie.Les contraintes aérodynamiques peuvent avoir tendance à restaurer la structure en forme d'équilibre, mais parfois une oscillation peut se produire.Il nécessite une friction ou une sorte de force d'amortissement pour ralentir cette oscillation.En d'autres termes, la structure peut avoir une forme d'équilibre, mais si elle ramasse trop d'inertie chaque fois qu'elle se déplace vers cette forme, elle sera dans un équilibre instable.

Beaucoup de gens ont assisté à cet aspect important de l'aéroélasticité le 7 novembre 1940, lorsque le pont de Tacoma Narrows dans l'État américain de Washington a commencé à vibrer en raison de vents violents.La fréquence naturelle du pont, qui est liée à la rapidité avec laquelle le pont vibre, se trouvait être similaire au taux de modifications du vent.Lorsque cela se produit, le vent peut faire vibrer de plus en plus le pont.Dans le cas du pont Tacoma Narrows, la vibration structurelle en fuite a conduit à la destruction du pont.Cet événement a entraîné une augmentation de l'intérêt et de la recherche sur l'aéroélasticité.