Устойчивость и прочность скошенных слоистых композитных панелей

• Автор: Азиков, Игорь Николаевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 190 с. : ил.

1. Основные соотношения
1.1. Постановка задачи
2. Устойчивость и прочность ромбовидных композитных панелей
2.1. Устойчивость ромбовидных панелей
2.1.1. Критические усилия сжатия и сдвига при изолированном нагружении
2.1.2. Прочность ромбовидных панелей при изолированном нагружении'
2.2. Устойчивость ромбовидных панелей при комбинированном
нагружении
2.2.1. Прочность ромбовидных панелей при комбинированном нагружении
3. Устойчивость и прочность трапециевидных панелей
3.1. Устойчивость трапециевидных панелей
3.2. Устойчивость трапециевидной панели при изолированном
нагружении
3.2.1. Прочность трапециевидных панелей при изолированном нагружении
3.3 Устойчивость трапециевидной панели при комбинированном нагружении
3.3.1. Прочность трапециевидной панели при комбинированном нагружении
Заключение Список литературы
Актуальность темы
Гладкие и подкрепленные панели, нагруженные потоками сжимающих и касательных усилий, являются одними из основных силовых элементов тонкостенных конструкций летательных аппаратов. Наряду с прямоугольными широкое распространение получили панели других форм -ромбовидные, трапециевидные, треугольные и т.д. Имеющиеся теоретический и экспериментальный заделы относятся, в основном, к традиционным панелям и практически не касаются проблем прочности и устойчивости косоугольных панелей. Кроме традиционных изотропных материалов в последние годы для изготовления тонкостенных элементов все шире используются композиционные материалы (композиты). Качественные отличия композитов от алюминиевых и титановых сплавов, в частности, их анизотропия и слоистая структура, приводят к необходимости разработки новых методов расчета и проектирования силовых конструкций, учитывающих как специфические особенности материалов, так и их форму. Имеющийся ограниченный опыт внедрения композиционных косоугольных панелей в конструкции летательных аппаратов показал, что устойчивость и прочность панелей при сжатии и сдвиге трудно прогнозировать существующими расчетными методами, а типичное для композитов хрупкое разрушение в значительной степени ограничивает преимущество в эксплуатационных характеристиках композитной панели по сравнению с металлической.
Эффективное внедрение композитов в скошенных конструкциях летательных аппаратов связано с актуальной проблемой разработки прикладного метода расчета на устойчивость и прочность при сжатии, сдвиге и комбинированном нагружении панелей с формой в виде параллелограмма или трапеции, а также поиска рациональных структур армирования,
обеспечивающих максимум критических усилий для таких тонкостенных силовых элементов.
Целью работы является:
- построение общей теории композитных скошенных систем, учитывающей, с одной стороны, слоистый характер и анизотропию материала, с другой -особенности геометрии контура, и позволяющей определять напряженно-деформированное состояние косоугольных композитных панелей;
- исследование влияния углов скоса, соотношения сторон, структуры армирования на критические и разрушающие усилия сжатия и сдвига;
- поиск рациональных структур армирования, обеспечивающих максимум критических усилий при изолированном и комбинированном нагружении;
- оценка прочности композитной косоугольной панели в момент потери устойчивости и уточнение структуры армирования из условия максимума разрушающих усилий при изолированном и пропорциональном комбинированном нагружении.
Научная новизна работы определяется
- построенной прикладной теорией композитных косоугольных панелей, включающей соотношения механики скошенных тонкостенных систем;
- решением задач устойчивости и прочности слоистых композитных панелей с контуром в виде параллелограмма или трапеции;
- исследованием влияния геометрии панели и структуры армирования слоев композита на критические и разрушающие усилия сжатия и сдвига при изолированном и комбинированном нагружении.

Практическая значимость работы определяется
полученными соотношениями механики скошенных композитных конструкций;

Рис.1

Рис.1