Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Влияние некоторых конструктивно-технологических аспектов проектирования изделий из слоистого композита на их несущую способность

Опубликовано: 03.10.2024

Авторы: Терехова Е.С.

Опубликовано в выпуске: #10(154)/2024

DOI: 10.18698/2308-6033-2024-10-2393

Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов

Задача проектирования тонкостенной панели из слоистого полимерного композиционного материала минимального веса при условии обеспечения прочности и устойчивости отличается повышенной сложностью вследствие сильной зависимости устойчивости от изгибной жесткости, которая определяется не только процентным соотношением слоев в укладке, но и их расположением по толщине. Для решения этой задачи был разработан алгоритм выбора рациональных параметров (АВРП) тонкостенных несущих панелей из слоистого композита при условии минимума веса, прочности и устойчивости. С целью повышения его эффективности были получены аналитические решения задач определения критической нагрузки в случае потери устойчивости при комбинированном нагружении как неподкрепленной, так и дискретно подкрепленной стрингерами композитной панели. Представлена верификация аналитических решений с использованием метода конечных элементов. Проведена валидация расчетных моделей образцов стрингерных панелей, разработанных с помощью АВРП, и исследовано влияние технологических факторов на их несущую способность. Для валидации АВРП разработаны образцы. Приведены результаты испытаний образцов стрингерных панелей на устойчивость. Отмечено хорошее совпадение критических нагрузок, реализованных в экспериментах и с помощью конечно-элементного анализа. Рассмотрено влияние технологических факторов на несущую способность изготовленных автоклавным и вакуумным формованием образцов композитных панелей с разным количеством слоев. Отмечено отличие средних ожидаемых паспортных толщин образцов от толщин изготовленных.

EDN GJSRIC


Литература
[1] Митрофанов О.В. Прикладное проектирование панелей крыла минимального веса из композитных материалов с учетом закритического поведения обшивки. Вестник Московского авиационного института, 2002, т. 9, № 1, с. 34–41.
[2] Дудченко А.А., Канчая Рохас Рауль Анхель. Рациональное проектирование конструкции отсека фюзеляжа из композиционных материалов. Конструкции из композиционных материалов, 2011, № 2, с. 21–34.
[3] Балунов К.А., Ишмуратов Ф.З., Туктаров С.А., Уськов В.М., Чедрик В.В. Многодисциплинарные аспекты в исследованиях синтеза и оптимизации конструктивно-силовых схем летательных аппаратов. Сборник статей научно-технической конференции «Прочность конструкций летательных аппаратов», Жуковский, 8–9 декабря 2016 года. Москва, Изд-во ЦАГИ, 2017, с. 29–36.
[4] Грищенко С.В. Феноменологическая методика подбора рациональных параметров укладки слоев при проектировании панелей авиационных конструкций из слоистых полимерных композиционных материалов. Конструкции из композиционных материалов, 2019, № 4, с. 45–49.
[5] Хазиев А.Р. Оптимальное проектирование композитных элементов конструкций по условиям прочности, жесткости и устойчивости. Дис. … канд. техн. наук. Москва, 2009, 143 с.
[6] Киреев В.А., Казаков И.А. Выбор рациональных параметров композитных панелей крыла. Ученые записки ЦАГИ, 2023, № 3, Том LIV, с. 89–100.
[7] Бадрухин Ю.И., Терехова Е.С. Рациональное проектирование тонкостенных несущих панелей из слоистого композита при комбинированном нагружении. Вестник Московского авиационного института, 2023, т. 30, № 4, с. 130–139.
[8] Бадрухин Ю.И., Терехова Е.С. Программное обеспечение по выбору оптимальной укладки монослоев в слоистых композитных панелях по условиям прочности и устойчивости. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023680522. Заявка № 2023669792. Дата государственной регистрации в Реестре программ для ЭВМ 02.10.2023.
[9] Василевич Ю.В., Горелый К.А. Механика препрегов — расчет изделий из армированных композиционных материалов. В 2 ч., ч. 1. Минск, БНТУ, 2016, 295 с.
[10] Обверткин И.В. Исследование объемной химической усадки модифицированных эпоксидных смол. Известия Кабардино-Балкарского государственного университета, 2022, т. 12, № 4, с. 113–117.
[11] Варушкин Е.М. Исследование температурных остаточных напряжений и деформаций в толстостенных намоточных изделиях из армированных пластиков. Механика полимеров, 1971, № 6, с. 1040–1046.
[12] Василевич Ю.В., Горелый К.А., Сахоненко С.В., Иванов С.Н. Влияние химической усадки связующего в процессе отверждения на образование остаточных напряжений в цилиндрических оболочках из композита. Теоретическая и прикладная механика: международный научно-технический сборник, вып. 31. Минск, БНТУ, 2016, с. 67–72.
[13] Корольков В.И., Некравцев Е.Н., Сафонов К.С., Огурцов П.С., Оганесов В.А., Попов И.С., Самохвалов В.В. Исследование процессов устранения коробления авиационных изделий из полимерных композиционных материалов, полученных методом высокотемпературного формования. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2021, № 10 (739), с. 84–94. DOI: 10.18698/0536-1044-2021-10-84-94
[14] Хасков М.А., Сафронов Е.В. Моделирование процессов отверждения термореактивных матриц на примере сложнопрофильного образца. Труды ВИАМ, 2019, № 12 (84), с. 46–54. DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-12-46-54
[15] Соколов В.В., Антипов П.Ю., Голищев О.А., Долинский С.В. Влияние количества слоев армирующего материала на толщину и весовые характеристики углепластиковых деталей, получаемых методом вакуумной инфузии. Пластические массы, 2021, № 1–2, с. 62–64. DOI: 10.35164/0554-2901-2021-1-2-62-64