"SIX SIGMA" aided design of a fuselage composite panel

• Autorzy: Granito M. , Gambino B. , Iannuzzo G. , Lecce L.

Warianty tytułu

PL

Projektowanie samolotowego panelu kompozytowego z zastosowaniem metody "SZEŚĆ SIGMA"

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Six Sigma Method (SSM) is included in the "Robust Design" context and allows to reduce the sensitivity to external factors during design and manufacturing phase and during the product lifecycle, too. Organisations like Sony, Honda, Lockeed Martin, Motorola, Toshiba proved to be interested in this method but, only in 1979, Motorola first took into account this method for industrial problems, with the aim of improving product quality and reducing manufacturing costs. 'Six Sigma' ability of meeting customer requirements (in terms of costs and quality) and its intrinsic property of identifying and quantifying design parameters influence on final product performance, makes such method a valid and powerful tool for designers. In the paper at hand, a design evolution for a composite fuselage panel is presented applying SSM. At first, basing on a Safety Margin optimized panel, the influence of the design parameters variation was estimated, assuming, as constraint, a deviation of the Safety Margin confined within +/-5%. The most critical parameters resulted: the ply thickness, the material allowable strain, the lamina Young moduli along the main plane directions, the shear and Poisson modulus. By randomly varying these parameters, the FE models of novel panels, differing from the optimized one, were generated and, through the MSC\Nastran code, linear static and buckling investigations were performed. Predicted stress field and instability loads were used to compute the Safety Margin, thus achieving a normal distribution. Finally, allowed variation ranges of above mentioned parameters were found out, by verifying that the standard deviations fall within assigned Safety Margin range (i.e. within +/-5%). The most critical parameter, both for the stress field generated and for the allowable instability load was the ply thickness, whose allowed excursion proved to be the narrowest one.

PL

Metoda "Sześć sigma" (ang. Six Sigma Method, SSM) zawarta w kontekście "Projektowania Wytrzymałej Konstrukcji" pozwala zredukować wrażliwość na czynniki zewnętrzne w okresie projektowania i wytwarzania oraz podczas eksploatacji produktu. Takie koncerny, jak: Sony, Honda, Lockeed Martin, Motorola, Toshiba wykazywały zainteresowanie tą metodą, lecz dopiero w 1979 r. Motorola jako pierwsza uznała tę metodę za odpowiednią do rozwiązywania problemów przemysłowych w celu poprawy jakości produktu oraz zmniejszenia kosztów produkcji. Zdolność metody "Sześć sigma" do zaspokajania wymagań klientów (w kategorii ceny i jakości) oraz jej wewnętrzna właściwość rozpoznawania i oszacowania wielkości wpływu parametrów projektowania na końcowe właściwości produktu czyni z niej ważne i potężne narzędzie dla projektantów. W pracy zaprezentowano przebieg projektowania kompozytowego panelu samolotu z wykorzystaniem metody "Sześć sigma". Najpierw, bazując na panelu zoptymalizowaym ze względu na margines bezpieczeństwa, został oszacowany wpływ wariacji parametrów projektowania przy założeniu wartości odchylenia tego marginesu nie większej niż 5%. Najbardziej krytycznymi parametrami okazały się: grubość warstwy, dopuszczalne odkształcenie materiału, moduły Younga warstw wzdłuż głównych kierunków płatu, moduł ścinania i Poissona. Poprzez zmiany losowe tych parametrów wygenerowano modele MES nowych paneli, różniące się od zoptymalizowanego, oraz przeprowadzono liniowe badania statyczne oraz badania wyboczenia z pomocą kodu MSC/Nastran. Wygenerowane pole naprężeń i obciążenie wyboczeniowe zostały użyte do określenia marginesu bezpieczeństwa, osiągające w ten sposób rozkład normalny. Na koniec zostały określone dopuszczalne zakresy zmian wyżej wymienionych parametrów poprzez weryfikację odchylenia standardowego w zakresie założonego marginesu bezpieczeństwa (+/-5%). Najbardziej krytycznym parametrem, zarówno dla wygenerowanego pola naprężeń, jak i dla dopuszczalnego obciążenia wyboczeniowego była grubość warstwy, dla której dopuszczalne odchylenie okazało się być najmniejsze.

Słowa kluczowe

EN

Six Sigma; composite; margin of safety; mean value; deviation standard

PL

Sześć Sigma; kompozyt; margines bezpieczeństwa; wartość średnia; odchylenie standardowe

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 10, nr 4
• Strony: 380--384
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Granito M.

autor

Gambino B.

autor

Iannuzzo G.

autor

Lecce L.

• Department of Aerospace Engineering (DIAS), University of Naples "Federico II", Via Claudio 21, Naples, Italy 80100,

Bibliografia

• [1] Pecora R., Analisi della lamina ortotropa e teoria classica dei laminati, Italy 2006, 2-10.
• [2] Davidson B.D., Hu H., Schapery R.A., An analytical crack tip element for layered elastic structures, Journal of Applied Mechanics 1995, 294-305.
• [3] Kinloch A.J., Wang Y., Williams J.G., Yayla P., The mixed-mode delamination of fibre composite materials, Composites Science and Technology 1993, 225-237.
• [4] Davidson B.D., A poredictive methodology for delamination growth in laminated composites, Theoretical Development and Preliminary Experimental Results, Part I, 1998, 1-3.
• [5] Davidson B.D., A predictive methodology for delamination growth in laminated composites analysis, Applications and Accuracy Assessment 1998, 3-5.
• [6] Radha Kismha, Dangayach G.S., Six Sigma implementation at an auto component manufacturing plant: A case study, International Journal of Six Sigma and Competitive Advantage 2007, 282-302.
• [7] Lecce L., Metodo degli elementi finiti, Italy 2006, 10-15.
• [8] Dickson J.N., Cole R.T., Design of Stiffened Composite Panels in the Post Buckling Range, USA 1978, 313-314.