Комбинированные расчетно-аналитические методы определения прочности и живучести типовых зон авиационных конструкций, изготовленных из композитов

• Автор: Голубева, Наталья Вячеславовна
• Шифр специальности: 05.07.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Жуковский
• Количество страниц: 115 с.

Содержание

Введение
Глава 1 Особенности расчета на прочность элементов авиаконструкций, выполненных с применением композиционных материалов. Состояние проблемы и цель работы
1.1 Перспективы развития конструкций с применением композиционных материалов
1.2 Способы выполнения соединений в конструкциях из КМ
1.3 Способы ремонта конструкций из полимерных композиционных материалов (ПКМ)
1.4 Механические характеристики композиционных материалов
1.5 Методы определения прочности и живучести типовых расчетных зон авиационных конструкций. Цель работы
Г лава 2 Комбинированный расчетно - аналитический метод определения напряженно - деформированного состояния в соединениях
2.1 Постановка задачи
2.2 Основные соотношения метода конечных элементов
2.3 Болтовые и заклепочные соединения
2.4 Примеры расчета
2.5Клеевые соединения
2.6 Учет пластичности клея
Глава 3 Исследование прочности тонкостенных элементов конструкций при комбинированном нагружении
3.1 Исследование несущей способности композитных элементов конструкций с концентраторами напряжений
3.2 Методика расчета прочности композитных элементов конструкций при наличии повреждений

Глава 4 Исследование прочности элементов конструкций в трехмерной постановке
4.1 Метод расчета
4.2 Учет нелинейности клея
4.3 Примеры расчета
а). Усиление обшивок с отверстиями накладками переменной толщины
б). Передача сосредоточенной силы на композит с помощью промежуточной втулки
в). Передача сосредоточенной силы на композит с помощью предварительной затяжки болтов
Основные результаты и выводы
Литература

Введение
Технический прогресс XX века потребовал создания новых конструкционных материалов с высокой прочностью и жесткостью на полимерной, металлической и керамической основе. В середине 50-х годов в авиастроении начал разрабатываться новый класс материалов - полимерных композиционных материалов (ПКМ) или композитов. Реализация разработок этого типа привела в начале 70-х годов к широкому применению композитов в производстве летательных аппаратов
Обладая высокими удельными прочностными и жесткостными характеристиками, стойкостью к зарождению и развитию трещин, инертностью по отношению к окружающей среде и различным агрессивным средам, их внедрение требует решения многих проблем - разработки материалов с высокими технологическими и эксплуатационными свойствами при их низкой стоимости, принципов проектирования, учитывающих особенности ПКМ, принципов формирования экономичной и высокопроизводительной технологии изготовления.
Накопленный опыт по применению ПКМ показывает, что наиболее эффективным является путь, при котором планер или несущая система сразу проектируются с учетом свойств и особенностей ПКМ. При создании высоконагруженных многофункциональных агрегатов, достигается эффект не только за счет снижения массы, но и уменьшения количества входящих в агрегат деталей. В связи с этим вопросы разработки новых методов расчета для получения эффективных конструкторских решений как при проектировании новых изделий, так и при восстановлении их прочности в процессе эксплуатации являются актуальными.
Исследования в области создания новых ПКМ, способов изготовления и проектирования конструкций из этих материалов приводились в трудах отечественных и зарубежных исследователей Аскани Л.[1], Баллока У.[68], Васильева В.В.[14], Кутьи-нова В.Ф.[37], Литвинова В.Б.[51], Образцова И.Ф.[43], Протасова В.Д.[47], Сиротки-на О.С.[51], Царахова Ю.С.[65], Ушакова А.Е.[59] и др.

1.5 Методы определения прочности и живучести типовых расчетных зон авиационных конструкций. Цель работы
Разработкой и применением методов теории упругости, теории пластичности и строительной механики занималось много отечественных и зарубежных авторов [10,15,31,38,39,45,48,90]. Как правило, при этом решались задачи для отдельных элементов конструкций с четко обозначенными граничными условиями.
Типовые расчетные зоны
1. Зона снижения Зона восстановления
концентрации напряжений прочности при повреждении

клей
Моделирование
Применение 1 и 2 зоны;
-обшивка крыла, фюзеляжа, оперения, механизации; -стенки лонжеронов, нервюр.
Зона 3:
-узлы подвесок, креплений в инто- в ен тили тор ных устройств.
МКЭ + аналитические модели Элементы конструкций Болты,
Двумерное Трехмерное
3. Зона передачи сосредоточенной силы
металлическая

композит
клеевой слой
Рис. 1.11 Типовые расчетные зоны и моделирование, принимаемые в последующих
исследованиях