Алгоритм построения 3D-модели трехслойной оболочки вращения с конусообразными ячейками заполнителя и изменяемой формой образующей

Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов


Авторы

Зотов А. А. 1*, Колпаков А. М. 2**, Волков А. Н. 1***

1. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия
2. Научно-исследовательский отдел кафедры 101 Института № 1 «Авиационная техника»,

*e-mail: aa-zotov@inbox.ru
**e-mail: a.kolpakov@mai.ru
***e-mail: rosezento@gmail.com

Аннотация

Разработан алгоритм построения и технология изготовления трехслойных оболочек вращения с конусообразными ячейками заполнителя и изменяемой формой образующей с помощью 3D-печати. Предлагаемая структура заполнителя позволяет успешно решать задачу удаления конденсата, а также тепло- и звукоизоляции. По сравнению с ферменными заполнителями подобной структуры замкнутые усеченные конические ячейки обеспечивают большую жесткость при практически равном весе. Традиционные технологические приемы соединения заполнителя с несущими слоями в виде склеивания или точечной сварки имеют невысокую надежность, сложно контролировать качество соединений и имею невысокую прочность при продольном сдвиге. Применение 3D-печати позволяет выполнять единую трехслойную структуру в одну операцию, существенно улучшая характеристики соединений заполнителя с обшивкой, сохраняя регулярную структуру конических ячеек.

Ключевые слова:

трехслойная оболочка вращения, произвольная форма образующей, структура и форма заполнителя, 3D-печать, аддитивные технологии, демонстрационные модели

Библиографический список

  1. Ендогур А.И., Вайнберг М.В., Иерусалимский К.М. Сотовые конструкции. – М.: Машиностроение, 1986. – 198 с.

  2. Ендогур А.И., Кравцов В.А.,Солошенко В.Н. Принципы рационального проектирования авиационных конструкций с применением композиционных материалов // Труды МАИ. 2014. № 72. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=47572

  3. Гуань Ш., Дудченко А.А., Ендогур А.И. Проектирование оптимальных трехслойных конструкций цилиндрической формы // Труды МАИ. 2004. № 15. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=34246

  4. Халиулин В.И., Двоеглазов И.В., Батраков В.В. О разработке технологических схем изготовления складчатых конструкций из ПКМ с повышенной прочностью структурных элементов // Всероссийская конференция «Авиакосмические технологии и оборудование». Сборник докладов. (Казань, 8 – 10 августа 2003). – Казань: КАИ, 2003.– C. 64 – 72.

  5. Астапов В.Ю., Хорошко Л.Л., Дудков К.В. Оценка применения аддитивных технологий для создания аэродинамических моделей космических головных частей // Труды МАИ. 2018. № 101. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=96683

  6. Зотов А.А., Бабайцев А.В. Проектирование и расчет прессованных профилей неоднородного состава // Технология металлов. 2016. № 11. С. 24 – 33.

  7. Зотов А.А., Бабайцев А.В., Волков А.Н. Определение НДС многослойного ламината с использованием ступенчатой аппроксимации // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. № 2(12). C. 175 – 185.

  8. Двоеглазов И.В., Халиулин В.И. К вопросу проведения экспериментальных исследований прочности складчатых заполнителей типа z-гофра на поперечное сжатие // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2012. № 5-2(36). C. 275 – 281.

  9. Абдуллин И.Н. Рациональное проектирование трехслойных конструкций со стержневым заполнителем. Дисс. ... д.т.н. – Казань: – КАИ, 2016. – 125 с.

  10. Халиулин В.И., Батраков В.В.,Шабалов А.В. Способ изготовления из композитов складчатого заполнителя для многослойных панелей. Патент РФ № 2381084. 2009, 27.10.2009.

  11. Панин В.Ф. Конструкции с сотовым заполнителем. – М.: Машиностроение, 1982. – 152 с.

  12. Александров А.Я. Трехслойные пластинки и оболочки. Прочность, устойчивость, колебания. – М.: Машиностроение, 1968. – 464 с.

  13. Гайнутдинов В.Г. Соркин Э.М. Проектирование тонкостенной конструкции максимальной жесткости с учетом потери устойчивости панелей // Известия вузов. Авиационная техника. 2004. № 1. С. 3 – 5.

  14. Иванов А.А. Новое поколение сотовых заполнителей для авиационно-космической техники – М: Энергоатомиздат, 2000. – 436 с.

  15. Паймушин В.Н. Усредненные упругие и прочностные характеристики сотового заполнителя и теоретико-экспериментальный метод их определения // Механика композитных материалов. 2012. Т. 48. № 5. С. 745 – 764.

  16. Heimbs S., Middendorf P., Kilchert S., Johnson A.F., Maier M. Numerical simulation of advanced folded core materials for structural sandwich applications // Composites Science and Technology, 2007, available at: http://www.heimbs-online.de/Heimbs_2007_Numerical_Simulation_of_Folded_Core.pdf

  17. Mudra C. Alternative sandwich core structures. Efficient investigation of application potential by using finite element modeling // SAMPE Europe international conference, Paris, 2003, pp. 444 – 448.

  18. Heimbs S. Sandwich structures with folded core: mechanical modeling and impact simulation // SAMPE Europe international conference, Paris, 2009, pp. 153 – 161.

  19. Franco F., Cunefare K.A., Ruzzene M. Structural-acoustic Optimization of Sandwich Panels // Journal of Vibration and Acoustics, 2007, vol. 129, pp. 330 – 340.

  20. Haydn N.G. Wadleya, Norman A. Fleck, Anthony G. Evans. Fabrication and structural performance of periodic cellular metal sandwich structures // Composites Science and Technology, 2003, no.63, pp. 2331 – 2343.

  21. Joo J. -H., Kang K. -J. Modified metallic octet truss cellular cores for sandwich structures fabricated by an expanded metal forming process // Journal of Sandwich Structures and Materials, 2010, vol. 12, pp. 327 – 349.



Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2021

Вход