Исследование изгиба балок треугольного сечения из углепластика


Авторы

Глазюк Я. В.1, Демидов А. С.2*, Кашелкин В. В.1**

1. Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Н.А. Доллежаля, Москва, Россия, Малая Красносельская ул., 2/8, Москва, 107140
2. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия

*e-mail: demidov@mai.ru
**e-mail: re.entry@g23.relcom.ru

Аннотация

В статье рассматривается напряженное состояние сплошных и тонкостенных балок треугольного сечения, которые могут выполнять роль конструктивных элементов космических кораблей. Наиболее перспективными для изготовления балок считаются материалы на углеродной основе. Они имеют высокие механические и приемлемые технологические свойства, обладают также невысокой плотностью. Результатом специальных технологий изготовления таких материалов и балок из них является разномодульность, проявляющаяся при изгибе, что приводит к определенным трудностям при расчетах на прочность, так как положение нейтральной линии сечения при изгибе зависит от соотношения модулей Юнга при растяжении и сжатии. В настоящей статье изложены результаты исследования напряженного состояния изгибаемых балок сплошного и тонкостенного треугольного сечения, приводятся примеры расчетов на прочность балок из углепластиков М46 и IMS-65, даются некоторые практические рекомендации по расчетам.

Ключевые слова:

силовая рама, тонкостенные балки, балка треугольного сечения, углепластик, изгиб, напряженное состояние, механические свойства углепластиков, разномодульные материалы

Библиографический список

  1. Андреев П.В., Демидов А.С., Ежов Н.И. и др. Космические ядерные энергоустановки и электроракетные двигатели. Конструкция и расчет деталей. - М.: Изд-во МАИ, 2014. – 507 с.

  2. Мелешко А.И., Половников С.П. Углерод, углеродные волокна, углеродные композиты. – М.: «Сайнс-Пресс», 2007. – 192 с.

  3. Симамура С., Синдо А., Коцука К. и др. Углеродные волокна. - М.: Мир, 1987. – 304 с.

  4. Рач В.А., Тарасов Ю.М., Воскобойников В.Н., Малков И.В. Технология интегральной намотки пространственных ферменных конструкций космических аппаратов из углепластика // 4-ая Московская международная конференция «Теория и практика технологий производства изделий из композиционных материалов и новых металлических сплавов (ТПКММ)»: сборник трудов. - М.: 2005. С. 425–429.

  5. Халиулин В.И., Батраков В.В. Технология производства изделий из композитов: технология интегральных конструкций. – Казань: Изд-во КНИТУ-КАИ, 2018. - 192 с.

  6. Братухин А.Г., Боголюбов В.С., Сироткин О.С. Технология производства изделий и интегральных конструкций из композиционных материалов в машиностроении. - М.: Готика, 2003. – 515 с.

  7. Братухин А.Г. Технологическое обеспечение высокого качества, надежности, ресурса авиационной техники. - М.: Машиностроение, 1996. – 297 с.

  8. Амбарцумян С.А. Разномодульная теория упругости. – М.: Наука, 1982. – 217 с.

  9. Пахомов Б.М. Вариант модели разномодульного материала // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Серия Машиностроение. 2017. № 6. С. 35–48.

  10. Кашелкин В.В., Демидов А.С., Капустин Е.А. Оценка напряженного состояния балок круглого и кольцевого сечения из материалов с различными свойствами на растяжение и сжатие // Космические аппараты и технологии. 2022. № 3(41). Т. 6. С. 128-136.

  11. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. – М.: Наука, 1979. – 744 с.

  12. Пономарев С.Д., Бидерман В.Л., Лихарев К.К. и др.  Расчеты на прочность в машиностроении. - М.: Машгиз, 1958, Т. 2. – 974 с.

  13. Шапочников Н.А. Механические испытания металлов. – М.: Машгиз, 1954. – 443 с.

  14. Хомовский Я.Н. Оценка напряжённо-деформированного состояния конструктивных схем прямоточных воздушно-реактивных двигателей для высокоскоростных летательных аппаратов на ранней стадии проектирования: дисс. канд. техн. наук, 2018, МАИ. – 188 с.

  15. Кузнецов Е.Б., Леонов С.С. Чистый изгиб балки из разномодульного материала в условиях ползучести // Вестник ЮУрГУ. Серия: Математическое моделирование и программирование. 2013. Т. 6. № 4. С. 26–38.

  16. Гончаров Р.Б., Зузов В.Н., Чайко Д.Н. Моделирование поведения тонкостенных труб с разными наполнителями при предельном нагружении применительно к решению проблем пассивной безопасности автомобилей // Инженерный журнал: наука и инновации. 2019. № 3. С. 1–14.

  17. Кривень Г.И. Оценка демпфирующих свойств композитов // Труды МАИ. 2022. № 127. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=170333. DOI: 10.34759/trd-2022-127-05

  18. Мартиросов М.И., Хомченко А.В. Расчетно-экспериментальное   исследование поведения плоской подкрепленной панели из углепластика при ударе // Труды МАИ. 2022. № 126. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=168990. DOI: 10.34759/trd-2022-126-04

  19. Яковлева Е.Л., Атавин И.В., Казакова Ю.Д., Максудов И.Х. Прочностные характеристики тонкостенных элементов // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2017. № 12 (63). C. 125–139.

  20. Рябов А.А., Железов С.А., Речкин В.Н. и др. Анализ эффективности компьютерных технологий моделирования термонапряженного состояния заднего стоечного узла ГТД // Труды МАИ. 2010. № 41. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=23813

  21. Товстик П.Е., Шеховцов А.С. Нелинейный изгиб балки из разномодульного материала // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия: Математика. Механика. Астрономия. 2007. № 4. С. 47-51.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход