Обеспечение прочности элементов конструкций из композиционных материалов с учетом межслойных дефектов

• Автор: Пнёв, Андрей Григорьевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Улан-Удэ
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Глава 1 Особенности применения композиционных материалов в
элементах конструкций авиационной техники
1.1 Технологические способы изготовления изделий из КМ
1.2 Механические испытания изделий из КМ
1.3 Поверхностные дефекты, возникающие в конструкциях при
их изготовлении
1.4 Критерий Гриффитса для изучения условий и характеристик
роста дефекта типа отслоений
1.5 Методика численного моделирования элементов
конструкций из КМ с технологическими дефектами
Глава 2 Обеспечение прочности лопасти винта вертолета из КМ
2.1 Конструктивные элементы лопасти рулевого винта вертолета
2.2 Технологическая оснастка для изготовления изделий из КМ
2.2.1 Технологическая оснастка для изготовления изделий
из КМ методом контактного формования
2.2.2 Оснастка для автоклавного формования
2.2.3 Оборудование для изготовления конструкций из КМ намоткой
2.2.4 Оснастка для формования в закрытых штампах
2.3 Оптимальная технология изготовления лопасти винта из КМ
Выводы
Глава 3 Методика проведения испытаний лопастей из КМ
3.1 Программа испытаний
3.2 Подготовка стенда для ресурсных испытаний
3.3 Подготовка образцов к испытанию

3.4 Многоканальная измерительная система для проведения
испытаний
Выводы
Глава 4 Влияние технологических дефектов на прочностные
характеристики элементов конструкций из КМ
4.1 Энергетический метод для решения нелинейных задач устойчивости
4.2 Устойчивость и рост круглых отслоений пластины из слоистых КМ
4.2.1 Устойчивость пластины с круглыми дефектами
4.2.2 Уравнение роста круглых отслоений
4.3 Моделирование технологических межслойных дефектов из
композиционных материалов в системе АЫЬУЬ
Выводы
Глава 5 Экспериментальное исследование слоистых КМ с
межслойными дефектами типа отслоений
5.1 Методика экспериментальных работ с образцами из
слоистых КМ с дефектами
5.1.1 Подготовка и испытание образцов из КМ с дефектами
5.1.2 Результаты экспериментальных работ
Выводы
ОБЩИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Применение композиционных материалов (КМ) в конструкциях - одно из направлений технического прогресса. Уровень применения КМ позволяет судить о конструкторском совершенстве новых разработок, поэтому роль использования таких материалов при создании новой авиационной и ракетно-космической техники становится определяющей. Одним из основных элементов конструкции вертолета являются лопасть винта. При эксплуатации к таким элементам конструкции предъявляются повышенные требования по прочности и ресурсу, ограничения по массе. Технология изготовления лопасти винта из КМ является сложным, многоступенчатым процессом и зависит от десятков технологических параметров, изменение любого из которых может привести к необратимым нарушениям заданной структуры и коренным образом отличается от металлических конструкций. В процессе изготовления и эксплуатации элементов конструкций из КМ слоистой структуры появляются межслойные дефекты, которые являются следствием несовершенства технологии производства, воздействия эксплуатационных нагрузок. Межслойные дефекты могут существенно влиять на прочность и жесткость элементов конструкции из слоистых КМ. Таким образом, задача обеспечение прочности элементов конструкций на примере лопасти винта вертолета из композиционных материалов с учетом технологических межслойных дефектов, является актуальной.
Целью данной работы является обеспечение прочности лопасти винта вертолета из слоистых КМ с учетом межслойных дефектов, усовершенствование методики испытаний.
Для достижения данной цели в работе предлагается решение следующих задач:
1) обеспечение прочности лопасти винта вертолета из слоистых КМ за счет усовершенствования способа изготовления;
образом, основная часть изгибающего момента воспринимается растяжением-сжатием обшивки и носком лопасти, играющего роль лонжерона, а крутящий момент воспринимается замкнутым контуром оболочки.
Роль нервюр играет заполнитель, в качестве которого применен самовспенивающийся пенопласт пониженной плотности. Заполнитель исключает местную потерю устойчивости оболочки и обеспечивает необходимую поперечную центровку лопасти.
Для обеспечения необходимой поперечной центровки лопасти в носке оболочки размещен стальной груз. Жесткость по задней кромке лопасти в оболочке обеспечивает стрингер. В комлевой части пера оболочка имеет утолщения, в которых установлены переходные резьбовые металлические втулки для соединения с наконечником. Для обеспечения затяжки резьбовых втулок во внутренний канал комлевой части пера вклеен текстолитовый вкладыш.
Наконечник соединяет перо лопасти рулевого винта с втулкой РВ и выполнен в виде звена с двумя парами проушин. Модель наконечника представлена на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4 - Наконечник лопасти, выполненный из легированной стали С одной стороны наконечник болтами соединяется с пером через втулки, с другой стороны - через проушины в виде гребенки переходник соединяется с корпусом осевого шарнира втулки РВ. Наконечник