Определение толщин гладких металлических панелей при ограничениях по устойчивости и статической прочности в случае закритического поведения с учетом мембранных и изгибных напряжений
Авторы: Митрофанов О.В., Торопылина Е.Ю.
Опубликовано в выпуске: #6(150)/2024
DOI: 10.18698/2308-6033-2024-6-2365
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов
Представлены результаты исследования верхних металлических несущих подкрепленных панелей кессона крыла самолета средней грузоподъемности, которые нагружены сжимающими и касательными усилиями. Принято условие допустимости потери устойчивости обшивок при нагрузках, близких к эксплуатационному уровню. В данном случае обшивки классифицированы как пластины средней толщины, при анализе геометрически нелинейного поведения которых следует учитывать мембранные и изгибные напряжения. Предложены прикладные методики (алгоритмы) определения минимальных толщин обшивок, нагруженных сжимающими, касательными и комбинированными усилиями, при допустимости начального этапа геометрически нелинейного поведения. Указанные методики (алгоритмы) основаны на использовании аналитических решений геометрически нелинейных задач, полученных методом Бубнова — Галеркина. В работе сформулированы пункты общей методики (алгоритма) определения минимальных толщин металлических панелей с учетом мембранных и изгибных напряжений, возникающих при закритическом состоянии. Представлены особенности прикладных методик (алгоритмов) проектирования панелей для двух уровней нагружения: на первом — обеспечивается устойчивость, а на втором — прочность при закритическом состоянии.
EDN UHNVND
Литература
[1] Вольмир А.С. Гибкие пластины и оболочки. Москва, Гостехиздат, 1956, 419 с.
[2] Баничук Н.В., Бирюк В.И., Сейранян А.П. Методы оптимизации авиационных конструкций. Москва, Машиностроение, 1989, 296 с.
[3] Авдонин А.С., Фигуровский В.И. Расчет на прочность летательных аппаратов. Москва, Машиностроение, 1985, 440 с.
[4] Лизин В.Т., Пяткин В.А. Проектирование тонкостенных конструкций. Москва, Машиностроение, 1994, 384 с.
[5] Белоус А.А., Поспелов И.И. Метод расчета на устойчивость панели крыла малого удлинения. Труды ЦАГИ. Вып. 1783. Москва, 1976, 36 с.
[6] Андриенко В.М., Поспелов И.И. Оптимальное проектирование панелей кессона крыла по условиям прочности и устойчивости. Проектирование и расчет на прочность авиационных конструкций. Вып. 2623. Москва, ЦАГИ, 1996, с. 68–75.
[7] Замула Г.Н., Иерусалимский К.М. Методика редуцирования потерявшей устойчивость обшивки при комбинированном нагружении. Ученые записки ЦАГИ, 1989, т. 20, № 6, С. 71–82.
[8] Дзюба А.С., Дударьков Ю.И., Левченко Е.А., Лимонин М.В., Цой С.В., Яшутин А.Г. Методология применения современных расчетных методов к отработке статической прочности авиаконструкций. Прочность конструкций летательных аппаратов (труды конференции «Прочность конструкций летательных аппаратов» 31 мая − 1 июня 2018 г., г. Жуковский). Труды ЦАГИ. Вып. 2782. Москва, 2018, с. 7.
[9] Зиченков М.Ч., Дзюба А.С., Дубинский С.В., Лимонин М.В., Парышев С.Э., Панков А.В. Развитие методов анализа и исследования прочности авиационных конструкций. Общероссийский научно-технический журнал «Полет», 2018, № 11, с. 87–105.
[10] Никифоров А.К., Чедрик В.В. Применение метода нелинейного программирования в задаче оптимизации подкрепленных панелей по условиям прочности и устойчивости. Проектирование и расчет на прочность авиационных конструкций. Вып. 2628. Москва, ЦАГИ, 1997, с. 47–53.
[11] Меркулов И.Е., Ендогур А.И. Оптимизация сварных конструкций сверхзвуковых самолетов с учетом конструктивно-технологических схем. Авиация и космонавтика — 2017: Тезисы. Москва, 20–24 ноября 2017 года. Москва, МАИ (НИУ). 2017, с. 48–49.
[12] Больших А. А., Еремин В.П. Применение метода параметрической оптимизации в задачах проектирования пассажирских авиалайнеров. Инженерный журнал: наука и инновации, 2020, вып. 10 (106), с. 3. DOI: 10.18698/2308-6033-2020-10-2022
[13] Селюгин С.В., Чехов В.В. Расчет рациональных параметров физически нелинейных конструкций. Проектирование и расчет на прочность авиационных конструкций. Вып. 2632. Москва, ЦАГИ, 1998, с. 85–95.
[14] Чехов В.В. Теоретическая оценка влияния пластичности и больших деформаций на свойства оптимального проекта на примере нагружения трехстержневой фермы. Прочность конструкций летательных аппаратов (труды конференции «Прочность конструкций летательных аппаратов» 31 мая − 1 июня 2018 г., г. Жуковский). Труды ЦАГИ. Вып. 2782. Москва, 2018, с. 212–213.
[15] Митрофанов О.В. Прикладное проектирование панелей крыла минимального веса из композитных материалов с учетом закритического поведения обшивки. Вестник МАИ, 2002, т. 9, № 1, с. 34–41.
[16] Митрофанов О.В. Проектирование несущих панелей авиационных конструкций по закритическому состоянию. Москва, Изд-во МАИ, 2020, 160 с.
[17] Митрофанов О.В., Осман Мазен. Проектирование гладких металлических панелей при обеспечении устойчивости и прочности при закритическом поведении. Вестник Московского авиационного института, 2022, т. 29, № 1, с. 36–47. DOI: 10.34759/vst-2022-1-36-47
[18] Балабух Л.И. Устойчивость фанерных пластинок. Техника воздушного флота, 1937, № 9, с. 19–38.