Design Optimisation and Analysis of a Quadrotor Arm Using Finite Element Method

Bhatia, Vinay; Karthikeyan, R.; Ram, R.K. Ganesh; Cooper, Yashaan Nari

doi:10.4028/www.scientific.net/amm.664.371

Cited by 5 publications

(3 citation statements)

References 4 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…GDO can be used to specify a sequence of design goals to produce an optimized design. One thousand sampling points were generated and organized to seek minimum solid mass and maximum safety factor (Table 1) [31] point corresponding to the optimal geometry was generated. response surface generation.…”

Section: Optimizationmentioning

confidence: 99%

Topology Optimization of a Straight Subsoiler through Computer Mathematical Modelling

Allaie¹,

Tripathi²,

D'Souza³

et al. 2020

CJAST

View full text Add to dashboard Cite

Technologies and computer programs available today provide us with design programs and analytical techniques for solving complex problems in the different engineering disciplines. These technologies and programs have also found their significance in agricultural research. Computer-aided mathematical modelling was used for carrying out the design optimization of a straight subsoiler. At the initial stage, the static structural analysis under static loading conditions was performed. Details on the material and dimensions for the subsoiler were acquired from the manufacturer at the regional level. The existing subsoiler was then optimized for shank thickness, curve length, and shank width. Optimization was carried out for the objectives seeking minimum solid mass and maximum safety factor. The optimized design obtained was remodeled, and its static analysis performed. Results of the stresses, deformation, and safety factor before and after optimization were compared, and the conclusions drawn. The static structural analysis revealed that before optimization, the subsoiler mass was 24.54 kg, and the volume was 3117701.77 mm3. The maximum total deformation was 4.959 mm, maximum equivalent stress was 270.09 MPa, and the maximum principal stress was 295.06 MPa. The minimum value for the safety factor was 1.296. Parametric correlation of the input and output parameters showed that the relationship among two input parameters viz. shank thickness, shank width, and output parameters was strong. These input parameters were used for response surface generation and design optimization. Optimization reduced both the subsoiler mass and volume by 14.86 %. The maximum equivalent stress and maximum principal stress reduced by 4.10% and 5.39%, respectively, while the total deformation, minimum safety factor, and maximum working life increased by 7.15%, 4.28%, and 14.26%, respectively.

show abstract

Section: Optimizationmentioning

confidence: 99%

Topology Optimization of a Straight Subsoiler through Computer Mathematical Modelling

Allaie¹,

Tripathi²,

D'Souza³

et al. 2020

CJAST

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Ngoài ra cũng đã có một số kết quả nghiên cứu về thiết kế tối ưu khí động lực học của cánh rotor [4], thiết kế tối ưu khí động lực học và động lực học kết cấu của cánh rotor máy bay trực thăng [5,6] cho phép đánh giá lực khí động tác dụng lên máy bay trực thăng nhiều rotor trong quá trình hoạt động. Các tính toán phân tích kết cấu bằng phương pháp phần tử hữu hạn cũng đã được thực hiện trên loại máy bay nhiều rotor cho các ứng dụng và các loại vật liệu khác nhau: nhựa ABS cho máy bay vận hành trên không và dưới nước khối lượng 1.5 kg [7], nhôm cho máy bay quadrotor loại 4.5 kg [8], compoiste sợi carbon cho quadrotor khối lượng 2 kg dùng để vận chuyển hàng hóa dưới 2 kg [9]. Tất cả các phân tích này đều dùng trường biến dạng và trường ứng suất Von Mises (vật liệu đẳng hướng) để đánh giá độ bền của kết cấu.…”

Section: Giới Thiệuunclassified

Tính toán và lựa chọn kết cấu khung sườn máy bay tải trọng 10 kg sử dụng trong nông nghiệp

Thanh¹,

Văn²,

Ngọc³

2019

View full text Add to dashboard Cite

Bài báo đưa ra tính toán thiết kế kết cấu cho máy bay phục vụ nông nghiệp mà thỏa mãn các yêu cầu về thực trạng ở nước ta. Thiết kế dựa trên việc phân tích khả năng chịu tải của kết cấu bằng phương pháp phần tử hữu hạn và tiêu chuẩn phá hủy Tsai-Wu áp dụng cho composite. Kết cấu được chia thành nhiều phần và được phân tích riêng rẽ bằng cách sử dụng các điều kiện biên và tải áp dụng phù hợp. Dựa trên các phân tích về trường chuyển vị, trường ứng suất và tiêu chuẩn Tsai-Wu, bài báo đưa ra lựa chọn vật liệu phù hợp cho từng bộ phận, bao gồm khung chính và cánh tay rotor. Một mô hình đầy đủ được thực hiện cho thấy kết quả thiết kế hợp lý. Ngoài ra mô hình chế tạo thực tế cho thấy máy bay hoạt động ổn định và bền vững.

show abstract

“…In addition, multirotor UAVs have been predominantly utilized for short range navigation [9][10][11] due to their hovering, vertical take-off and landing and high maneuvering capabilities. The main parameters that decide the success of a Quadcopter are its manufacturing cost and structural integrity [12]. It is essential to reduce the weight of the Quadcopter frame so that the Quadcopter can carry better payloads.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Design and Development of Unibody Quadcopter Structure Using Optimization and Additive Manufacturing Techniques

Sagar

Esakki

Yang

et al. 2022

Designs

View full text Add to dashboard Cite

Quadcopters represent rotary wing configuration of the Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) with immense application potential in industrial and strategic contexts. Tradeoff between flight endurance and payload capacity renders design optimization of UAVs a critical activity with substantial impact on the application possibilities. Among the structural parts of a typical Quadcopter, the central body frame constitutes major portion of the total weight. The present study aims at reduction of the frame weight while conforming with structural integrity requirements, through an integrated approach involving topology optimization, part consolidation and design for additive manufacturing (DFAM). Commercial UAV designs consist of multiple parts and fastening elements that necessitate considerable time and effort for assembly. This study reengineers the frame as a monocoque structure with desirable outcomes of weight reduction and less assembly time. The reengineered Quadcopter structure is manufactured through Fused Filament Fabrication (FFF) and characterized with reference to structural, vibrational and fatigue characteristics. Concomitant application of modal analysis, computational fluid dynamics and wind tunnel testing reveals close match between theoretical estimates and experimental results. Assembly and field trials of the monocoque Quadcopter structure affirm betterment of operational superiority and endurance vis-a-vis commercial UAV designs.

show abstract

Design Optimisation and Analysis of a Quadrotor Arm Using Finite Element Method

Cited by 5 publications

References 4 publications

Topology Optimization of a Straight Subsoiler through Computer Mathematical Modelling

Topology Optimization of a Straight Subsoiler through Computer Mathematical Modelling

Tính toán và lựa chọn kết cấu khung sườn máy bay tải trọng 10 kg sử dụng trong nông nghiệp

Design and Development of Unibody Quadcopter Structure Using Optimization and Additive Manufacturing Techniques

Contact Info

Product

Resources

About