Расчетно-теоретическое и экспериментальное определение физико-механических характеристик композиционных материалов многослойных силовых элементов фюзеляжа легкого самолета
Авторы: Тун Лин Хтет, Просунцов П.В.
Опубликовано в выпуске: #10(154)/2024
DOI: 10.18698/2308-6033-2024-10-2392
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов
Рассмотрены методы определения физико-механических характеристик композиционных материалов, применяемых в конструкции силового набора фюзеляжа легкого самолета. С помощью расчетно-теоретического подхода, основанного на многомасштабном моделировании, изучены физико-механические характеристики этих материалов. Для построения представительного элемента объема композита проведены томографические исследования, позволяющие узнать геометрические размеры нитей армирующей ткани в композите. Выполнено численное моделирование композиционного материала на мезо- и макроуровнях с помощью программных комплексов ANSYS Material Designer и MSC.Digimat, а также сравнение полученных результатов. Для валидации расчетных результатов проведены экспериментальные испытания образцов на растяжение. Установлено, что расхождение результатов расчетных и экспериментальных исследований не превышает 15 %, что свидетельствует об адекватности используемой модели материала.
EDN HMAFWE
Литература
[1] Путилина П.М., Куцевич К.Е., Исаев А.Ю. Полимерные композиционные материалы на основе углеродных и стеклянных волокон для изготовления деталей беспилотных летательных аппаратов и перспективы их развития. Труды ВИАМ, 2023, № 8 (126), с. 85–99. DOI: 10.18577/2307-6046-2023-0-8-85-99
[2] Kretov A., Tiniakov D. Evaluation of the mass and aerodynamic efficiency of a high aspect ratio wing for prospective passenger aircraft. Aerospace, 2022, no. 9 (497). https://doi.org/10.3390/aerospace9090497
[3] Буланов И.М., Воробей В.В. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998, 516 с.
[4] Solodov I., Bernhardt Y., Littner L., Kreutzbruck M. Ultrasonic anisotropy in composites: Effects and applications. Journal of Composite Science, 2022, no. 6 (93). https://doi.org/10.3390/jcs6030093.
[5] Ashikhmina E.R., Petrov N.M., Prosuntsov P.V. Evaluation the complex of thermal properties for epoxy-based GFRP used in wing of tourist class reusable space vehicle. IOP Conf. Ser: Mater. Sci. Eng., 2020, vol. 934, no. 012059. DOI: 10.1088/1757-899X/934/1/012059
[6] Muzel S.D., Bonhin E.P., Guimaraes N.M., Guidi E.S. Application of the finite element method in the analysis of composite materials: A review. Polymers, 2020, vol. 12, no. 4. https://doi.org/10.3390/polym12040818
[7] Diamond DA 62. URL: https://www.diamondaircraft.com/en/flight-school-solution/concept/ (дата обращения: 11.01.2024).
[8] GG 200T. URL: https://www.g-angeloni.com/elenco-prodotti/reinforcements/fabrics/carbon/balanced/gg-200-t/ (дата обращения: 20.05.2021).
[9] T300 Standard modulus carbon fiber. URL: https://www.toraycma.com/wp-content/uploads/T300-Technical-Data-Sheet-1.pdf.pdf (дата обращения: 10.08.2021).
[10] Эпоксидный компаунд Этал Карбон Light. URL: https://graphite-pro.ru/materials/эпоксидный-компаунд-этал-257-карбон-light (дата обращения: 20.12.2024).
[11] Mojtaba K., Abbas S.M. Finite element modeling of woven fabric composites at meso-level under combined loading modes. In: S. Vassiliadis, Ed. Advances in Modern Woven Fabrics Technology, 2011, pp. 1–17. DOI: 10.5772/17333
[12] Ferretti P., Santi G. M., Leon-Cardenas C., Fusari E., Donnici G., Frizziero L. Representative volume element (RVE) analysis for mechanical characterization of fused deposition modeled components. Polymers, 2021, vol. 13, no. 20. https://doi.org/10.3390/polym13203555.
[13] Fathollah T.B., Emad P. A 3D RVE model with periodic boundary conditions to estimate mechanical properties of composites. Structural Engineering and Mechanics, 2019, vol. 72, no. 6, pp. 713–722. https://doi.org/10.12989/sem.2019.72.6.713.
[14] ГОСТ 32656–2017. Композиты полимерные. Методы испытаний. Испытания на растяжение. Москва, Стандартинформ, 2017, 34 с.