Определение напряженного состояния и параметров разрушения тонкостенных клееных и клееклепаных элементов авиационных конструкций с трещинами

• Автор: Тягний, Анатолий Владимирович
• Шифр специальности: 05.07.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 123 с. : ил.

1. РАСЧЕТ ОСТАТОЧНОЙ ПРОЧНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ
КЛЕЕНЫХ И КЛЕЕКЛЕПАНЫХ ДВУХСЛОЙНЫХ ПАНЕЛЕЙ С
ТРЕЩИНАМИ МЕТОДОМ ИНТЕГРАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ
1.1. Основные соотношения теории упругости и основные решения анизотропных пластин
1.2. Эффективные упругие постоянные пластин из слоистого композитного материала
1.3. Расчетная модель оценки напряженно-деформированного состояния клеевого соединения двух пластин со сквозными повреждениями. Построение системы интегральных уравнений
1.4. Моделирование комбинированного клееклепаного соединения
1.5. Коэффициенты интенсивности напряжений
1.6. Дискретизация областей и численная реализация уравнений
1.7. Влияние изгиба клееклепаной панели на коэффициент интенсивности напряжений
1.8. Деформирование двухслойной панели с трещиной
1.9. Численные и экспериментальные исследования
1.10.Прогнозирование развития усталостных трещин
2. РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПАРАМЕТРОВ РАЗРУШЕНИЯ КОНСТРУКЦИИ С ТРЕЩИНОЙ ПО
РАСКРЫТИЮ ЕЕ БЕРЕГОВ
2.1. Метод расчетной оценки коэффициентов интенсивности напряжений
2.2. Определение напряжений на месте трещины, действовавших до
ее появления

2.3. Численная реализация при конечном числе точек измерений раскрытия трещины
2.4. Определение положения вершин трещины
2.5. Численные исследования
2.6. Экспериментальные исследования
2.7. Прогнозирование длительности роста трещины с использованием данных о раскрытии ее берегов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Акт использования результатов работы
В связи с широким применением высокопрочных, малопластичных металлических сплавов и композитных материалов (КМ) в авиастроении существенную роль в период эксплуатации играют процессы квазихрупкого разрушения конструкций, т.е. разрушения путем распространения трещин. Начальные повреждения могут существовать в элементе конструкции как дефект материала, образуются при производстве и сборке конструкции, возникают во время эксплуатации или натурных испытаний конструкции в виде усталостных трещин, которые начинаются около технологических или конструктивных концентраторов напряжений.
Развитие методов линейной механики разрушения и их практическое использование при проектировании создали предпосылки появления надежных, безопасных и экономичных конструкций летательных аппаратов (ЛА). Стремление использовать экономическую отдачу каждого самолета до его полного изнашивания, т.е. эксплуатировать до появления трещин в силовых элементах, и при этом гарантировать безопасность полетов, привело к новому подходу в определении срока службы конструкции - принципу безопасных повреждений [6, 146, 149]. Этот принцип основан на предположении, что во время эксплуатации в конструкции присутствуют трещины, размер которых меньше или равен минимально обнаруживаемому средствами неразрушающего контроля. Задача конструктора - на стадии проектирования ЛА предусмотреть, чтобы повреждение, существующее в элементе конструкции, независимо от его характера (случайное, коррозионное, усталостное и т.д.) не привело к катастрофическому разрушению от действия однократной высокой нагрузки (остаточная прочность) или низких, но часто повторяющихся нагрузок (остаточная долговечность). При этом сочетание свойств материалов, конструктивных особенностей и уровней допускаемых напряжений должно обеспечить достаточно медленный рост и достаточно большой предельный размер повреждений, а периодичность, методы и качество осмотров должны способствовать надежному об-

представить следующим образом: 2[л 1
Ч-нїр
і і
-Г)у + Г}у 1 -Гі'у 1 + Т&)

1-/71 1 + 71 1-*7І 1 + 7І.
. і 1 1
-пуЛ2і +
V І — /7т 1 + 77о

72 1-72 1 + 72/.
д і 1 , 1
2(.1-7у 1 + 7у 1~7у 1 + 7уІ
ь(0+

+ /у

І1-71 1 + 7і 1-7і 1+71
. і 1 1 1
+ тіл, лЦо = н
V1 —72 1 + 72 1-72 1 +
(1.49)
+ф;2с?у)
?У ?у(®)
Значения Ф*2(^у)
при растяжении пластины 1 усилиями на
бесконечности а”, определяются выражениями (1.21) и равны
Фу(£у)
— Ву Оу (ду)

а«ту /іЗ-у 1 2(МЗ-у ~ Му) д1

асгу цз_у
2(МЗ-У ~ Му)
. (1.50)
1.6. Дискретизация областей и численная реализация уравнений
При численной реализации уравнений (1.41), (1.42) или (1.46), (1.47) область £> (или В - в случае симметрии) разбивается на А/ прямоугольных или
_Л> ДО (0 (/)_. • (0
квадратных ячеек £> 5 каждая площадью У с центром в точке г - х + г_р