Численное и экспериментальное исследование напряженно-деформированного и предельного состояния многослойных композитных деталей несущих систем вертолетов

• Автор: Фетисов, Леонид Валерьевич
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 127 с.

Оглавление
Введение
Глава 1. Конструктивные особенности и технология изготовления втулки несущего винта вертолета «Ансат»
1.1. Описание конструкции втулки несущего винта
1.2. Технология изготовления композитного торсиона
1.3. Определение механических характеристик материалов, используемых для изготовления торсиона
Глава 2. Методика расчета напряженно-деформированного и предельного состояния многослойных композиционных деталей машин на базе метода конечных элементов
2.1. Конечный элемент анизотропной теории упругости
2.1.1. Постановка задачи
2.1.2. Построение матрицы жесткости
2.2. Многослойный конечный элемент
2.3. Методика оценки прочности многослойных композиционных конструкций
2.4. Расчетная схема торсиона
Глава 3. Исследование напряженно-деформированного и предельного состояния торсиона НВ при действии стендовых и полетных нагрузок
3.1. Определение полетных и стендовых нагрузок

3.2. Численный расчет напряженно-деформированного и предельного состояния торсиона при действии стендовых и полетных нагрузок
3.3. Экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния торсиона при стендовых испытаниях
3.4. Определение локальных зон концентрации напряжений путем оценки
•’ емпературы разогрева поверхности торсиона
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Повышение качества и надежности выпускаемой продукции является одной из важнейших народнохозяйственных проблем. Особенно остро она стоит в отраслях промышленности, производящих изделия ответственного назначения, где аварии, вызванные применением дефектных деталей и узлов, связаны с огромными материальными потерями и человеческими жертвами.
В 50 — х годах прошлого столетия в авиационной и других отраслях пром .ппленности начали широко применять многослойные конструкции, представляющие собой различные комбинации неразъемно-соединенных между собой слоев из металлов (алюминиевых и титановых сплавов, сталей и др.) и неметаллических материалов. Среди последних большую и все возрастающую роль играют полимерные материалы. Полимерные материалы весьма разнообразны. Их можно разделить на неармированные и армированные.
Неармированные полимеры имеют сплошную или пористую структуру, не содержащую армирующих волокон. К ним относятся резины, полиуретаны, пенопласты, полиэтилены и т.п.
Армированные полимеры (полимерные композиционные материалы) представляют собой полимерную матрицу, содержащую тонкие армирующие волокна из высокопрочных материалов - стекла, углерода, органических веществ и т.п. Волокна придают материалу прочность и жесткость, матрица соединяет материал в единую структуру. Варьируя направление армирования, можно придать материалу заданные свойства, увеличивая его прочность в нужном направлении. Армированные полимеры (стекло-, угле- и органопластики) широко применяют в авиационной технике, судостроении и других отраслях машиностроения, в строительстве. Из них изготовляют силовые детали летательных аппаратов, корпуса судов, обтекатели антенн, сотовые панели и многие другие узлы и детали. В настоящее время при создании самолетов и вертолетов полимерные композиционные материалы вытесняют тра-

Если ввести в рассмотрение направляющие косинусы между а,(3,у и х,у,г в виде
со!^а,х^ = ах;со^а,у^ = ау;со^а,^ = а,; я(Алг) = Д/т^Д.у) = Д /сс^Дл] = Д; (2.8)

сол[у,т) = ,-л'о.^/,^ = ^;со^,д) =
то справедливы зависимости
+ дХ + еаагг + Г*,«,«, + Г „а,а, + У ^ага,> е№ = £Ж + £Ж + + /«ДА + дЛА + г„ ДА; (2-9)
д =е„г[ +е„г2, + £Л + у„у,у, +г„УуУ: + уву,у,;
У аР = 2^«хД + 2е„ауру + 2еяа,рг + у „{а А + аЛ) + + У у, (а Л + а Л ) + Уя (а Л + аЛ )>'
У Рг = 2е-Р,Ух + 2еууРуУу + 2е*Р,У, + У*у(АУу + ДГх) +
+ у„(0уг,+Аг,) + уя(Ау,+Аух); Ура = 2е»У*ау+2еууУуау +2£.У:а:+У>у{Ууау+Ууа>) +
+ у Ху у°*+ у .®;) + у Лу + у *“-)■
Разрешающая система уравнений принимается в вариационной форме
Жег де + а де + ст де + т ду + г 5у + г дг =
хт хдг >У .КУ гг гг ху ! ху уг / ут гг У тх )
У (2 10) = и/(ал+ех+вл)^+ждл+дл+рлу$>
V Л’„
которая вытекает из принципа возможных перемещений (работа внутренних усилий на возможных деформациях равна работе внешних сил на возможных перемещениях). В уравнении (2.10) (2Х&У&2 - массовые силы, Рх,Ру,Р
поверхностные силы, заданные на части поверхности Д. Кинематические граничные условия должны выполнять как вариации диЛЛ, так и неизвестные функции и,У,\>.