Методы обоснования ресурса самолёта транспортной категории после модификации основных силовых элементов его конструкции

• Автор: Клепцов, Виктор Иванович
• Шифр специальности: 05.07.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 111 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1. ПРОЦЕДУРЫ ОБОСНОВАНИЯ РЕСУРСА МОДИФИЦИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ
1.1 Роль и место обеспечения усталостной прочности конструкции в цикле сертификации модифицированного самолета
1.2 Предлагаемая последовательность действий для обоснования ресурса перепроектированной конструкции
1.3 Перспективные методы поэкземплярного учета расхода - остатка ресурса в эксплуатации
1.3.1 Виртуальные ресурсные испытания
1.3.2 Диагностика структурной целостности конструкции
1.4 Обоснование ресурса неизменяемых мест конструкции
1.5 Задачи исследования
2. КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ СБОРОК КАК ОСНОВА РАСЧЕТА ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПЕРЕПРОЕКТИРОВАННЫХ МЕСТ КОНСТРУКЦИИ
2.1 Подготовка геометрической модели
2.2 Построение конечно-элементных сеток
2.3 Постановка вычислительного эксперимента
2.4 Аппаратное обеспечение
2.5 Поверка расчетов натурным экспериментом
2.5.1 Поверка расчетов общего НДС
2.5.2 Поверка расчетов локального НДС и долговечности
2.6 Выводы к главе
3. РАСЧЕТНЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МОДИФИЦИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ ПЛАНЕРА САМОЛЕТА
3.1 Постановка вычислительного эксперимента для исследования динамического отклика конструкции
3.2 Особенности конечно-элементного моделирования планера самолета для исследования его динамических свойств
3.3 Численное моделирование гидроупругого взаимодействия конструкции с взволнованной водной поверхностью
3.4 Определение частот и форм колебаний самолета в полете с использованием современного цифрового распределенного измерительного комплекса
3.5 Выводы к главе
4. СОПРОВОЖДЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ САМОЛЕТА МОДИФИЦИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ
4.1 Инструментальное обеспечение поэкземплярного учета расхода-остатка ресурса
4.2 Основные принципы и алгоритмы использования МСРП для оценки накопления усталостной повреждаемости
4.2.1 Упрощённые модели восстановления эквивалентных нагрузок по эквивалентной перегрузке
4.2.2 Алгоритмы восстановления переменных нагрузок с помощью функциональных моделей
4.3 Система мониторинга нагрузок
4.3.1 Схемные решения перспективной СМН
4.3.2 Опытный экземпляр СМН самолёта Бе-200ЧС
4.4 Корректировка разделов эксплуатационной документации
4.5 Комбинирование методов обоснования ресурса
4.6 Выводы к главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
Авиационные правша - принятый государствами-учредителями свод процедур, правил, норм и стандартов, выполнение которых признаётся государствами-учредителями в качестве обязательного условия обеспечения безопасности полётов и охраны окружающей среды от воздействия авиации. Критические места конструкции - детали, элементы, зоны, локальные места конструкции, долговечность и эксплуатационная живучесть которых определяют уровень безопасности по условиям прочности конструкции в целом.
Модификация - любое главное, второстепенное, акустическое или эмиссионное изменение типовой конструкции образца авиационной техники, касающееся его лётной годности или затрагивающее его характеристики, влияющие на окружающую среду.
Назначенный ресурс - суммарная наработка самолёта, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от его состояния. Основные силовые элементы - элементы основной силовой конструкции, которые воспринимают значительную часть (долю) полётных и наземных нагрузок и нагрузок от избыточного давления и чья целостность существенна для сохранения общей целостности конструкции самолёта.
Проектный ресурс - длительность эксплуатации в полётах, лётных часах, обоснованная при проектировании и/или сертификации, в течение которой обеспечивается необходимый уровень безопасности конструкции по условиям прочности, а затраты на поддержание лётной годности сохраняются на приемлемом уровне.
Сертификация - установление соответствия авиационной техники и ее производства требованиям действующих авиационных правил.
а, - относительный налёт при многоцелевом применении,
?.исп - количество блоков в испытаниях,

одномерной анизотропии, то есть получить пластинчатые элементы сетки у поверхности с произвольной относительной толщиной. Подобные расчётные сетки широко используются в задачах динамики текучих сред для детального расчёта пограничного слоя. Ограничением относительной толщины элемента является требование невырожденности якобиана преобразования координат узлов из глобальной системы координат в местную систему координат элемента.
В результате тестовых сравнительных расчётов установлено, что для таких расчетных сеток необходимо использовать по 2 слоя призм на сторону плиты с коэффициентом роста толщин призм от поверхности около 2. Также следует задавать толщину призмы у поверхности детали не более 10% от местной толщины, однако малые толщины призм приводят к повышенному соотношению сторон элемента, что ведет к увеличению вычислительных затрат при решении СЛАУ с использованием итерационного решателя.
2.3 Постановка вычислительного эксперимента
После того, как пройдены этапы подготовки геометрии и построения сетки, в расчётную модель необходимо добавить нагрузки и ограничения, назначить деталям материал, контакт или «склейку», настроить параметры решения и осуществить запуск решения.
Традиционно практикуется оценка общего НДС пластинчато-стержневой модели под нагрузками расчетных случаев, предписанных нормами прочности. Это позволяет выполнить подбор поперечных сечений основных силовых элементов, подтвердить соответствие требованиям пунктов сертификационного базиса по предельным случаям. С использованием граничных условий пластинчатой модели и локальных моделей критических мест, содержащих крепеж, можно выполнить предварительную оценку ресурса в рамках теории линейного суммирования повреждений. Но вблизи расчётных нагрузок для получения достоверных данных, необходим учет как физической, так и геометрической