Расчетные исследования влияния некоторых видов эксплуатационно-технологических повреждений на несущую способность стрингерных панелей из ПКМ

Авторы

Дударьков Ю. И.^*, Левченко Е. А.^**, Лимонин М. В.^***, Шевченко А. В.^*

Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская область, 140180, Россия

*e-mail: dzuba@tsagi.ru
**e-mail: evgeniy.levchenko@tsagi.ru
***e-mail: mikhail.limonin@tsagi.ru

Аннотация

В работе приведены результаты численных исследований по влиянию эксплуатационно-технологических повреждений на характеристики прочности и устойчивости силовых авиационных панелей из композиционных материалов. В качестве повреждений рассматривалось ударное повреждения обшивки, расслоение одного из стрингеров панели, отслоение стрингера от обшивки. Исследовалось влияние размеров указанных повреждений на характеристики прочности и устойчивости панелей. Было показано, что для панели с ударным повреждением обшивки существует его критический размер, до которого требования к остаточной прочности могут быть удовлетворены. Превышение этого предела ведет к необратимому процессу разрушения композита и исчерпанию несущей способности панели. Исследования по влиянию размеров расслоения стрингера или его отслоения от обшивки на общую устойчивость и прочность панели позволили оценить максимальную возможную величину снижения ее остаточной прочности при возрастании размеров повреждения.

Ключевые слова

композиционные материалы, стрингерные панели, остаточная прочность, устойчивость, несущая способность

Библиографический список

1. Чернышев С.Л. и др. Форсайт развития авиационной науки и технологий до 2030 года и на дальнейшую перспективу. - М.: ЦАГИ, 2014. С. 175 - 176.

2. Baker A., Dutton S., Kelly D. Composite Materials for Aircraft Structures. Second Edition,Virginia, American Institute of Aeronautics and Astronautics Inc, 2004, pp. 192 - 194.

3. Breuer U.P. Commercial Aircraft Composite Technology, Springer International Publishing, Switzerland, 2016, 257 p.

4. Лехницкий С.Г. Теория упругости анизотропного тела. - М.: Наука, 1977. - 416 с.

5. Амбарцумян С.А. Теория анизотропных оболочек. - М.: Наука, 1974. - 448 с.

6. Васильев В.В. Механика конструкций из композиционных материалов. - М.: Машиностроение, 1988. - 264 с.

7. Васильев В.В., Тарнопольский Ю.М. Композиционные материалы. Справочник. - М.: Машиностроение. 1990, - 510 с.

8. Замула Г.Н., Иерусалимский К.М. Устойчивость подкрепленных анизотропных цилиндрических оболочек // Ученые записки ЦАГИ. 1997. Т. 28. № 1. С. 157 – 169.

9. Андриенко В.М., Сухобокова Г.П. Особенности расчета на прочность конструкций из композиционных материалов. Проектирование расчет и испытание конструкций из композиционных материалов. Сборник трудов. Вып. IX. - М.: ЦАГИ, 1982. С. 9 - 16.

10. Дудченко А.А. Прочность и проектирование элементов авиационных конструкций из композиционных материалов. - М.: МАИ, 2007. - 200 c.

11. Дудченко А.А., Кыонг Л.К., Лурье С.А. Расчет и проектирование контурно подкрепленной композитной панели, нагруженной поперечной силой // Труды МАИ. 2012. № 50. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=28792

12. Сироткин О.С., Гришин В.И., Литвинов В.Б. Проектирование, расчет и технология соединений авиационной техники. - М.: Машиностроение, 2006. - 330 с.

13. Гришин В.И., Дзюба А.С., Дударьков Ю.И. Прочность и устойчивость элементов и соединений авиационных конструкций из композитов. - М.: Физматлит, 2013. - 272 c.

14. Полилов А.Н., Татусь Н.А. Биомеханика прочности волокнистых композитов. - М.: Физматлит, 2018. - 328 с.

15. Tsai S.W. Strength Theories of Filamentary Structures. Fundamental Aspects of Fiber reinforced Plastic Composites, New York, Wiley Interscience, R.T. Schwartz and H.S. Schwartz, Eds, 1968, pp. 3 - 11.

16. Дударьков Ю.И., Левченко Е.А., Лимонин М.В. Эффект свободной кромки в слоистых композитах // Авиационная промышленность. 2012. № 4. C. 48 - 53.

17. Дударьков Ю.И., Левченко Е.А., Лимонин М.В. Влияние структуры пакета на краевые эффекты в слоистых композитах // Исследования Наукограда. 2014. № 3 (9). С. 25 - 30.

18. Дударьков Ю.И., Левченко Е.А., Лимонин М.В. Расчетная оценка влияния краевых эффектов на свободной кромке отверстия на прочность слоистых композитов // Заводская Лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 3. C. 59 - 64.

19. Composite materials handbook: Polymer matrix composites materials usage, design, and analysis, Kansas, Wichit, 2002, vol. 3, 693 p.

20. Дударьков Ю.И., Лимонин М.В., Наумов С.М., Осипян Е.Э. Виртуальное моделирование эксперимента при статических испытаниях силовых панелей конструкции планера летательного аппарата // Исследования Наукограда. 2015. № 1 (11). С. 32 – 39.

Скачать статью