Разработка процессов циклического формообразования складчатого заполнителя авиационных панелей

• Автор: Батраков, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 05.07.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 163 с. : ил.

* ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1Л. Классификационная схема формообразования Х-гофра

1.2. Анализ технологических схем и оборудования

» 1.3. Выводы к главе. Цель и задачи исследования

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ

ФОРМИРОВАНИЯ СКЛАДЧАТЫХ СТРУКТУР

2.1. Моделирование складчатых структур цилиндрическими поверхностями

2.2. Исследование единичных фрагментов четырехлучевых

структур
2.3. Методика моделирования структур с ортогональными базами
2.4. Методика моделирование структур с наклонными базами
I 2.5. Выводы к главе
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА
ПРУЖИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ г-ГОФРА
3.1. Методика проведения экспериментальных исследований. Используемое оборудование, оснастка и материалы
3.2. Особенности пружинения элементарного модуля г-гофра
3.3. План экспериментальных работ
» 3.4. Экспериментальное исследование пружинения
единичных сгибов
3.4.1. Влияние силового воздействия на значение угла единичного сгиба
3.4.2. Влияние анизотропии материала на значение угла единичного сгиба
3.4.3. Исследование пружинения комбинированных
сгибов
3.4.4. Исследование способов уменьшения пружинения сгибов
* 3.4.5 Исследование упругопластических свойств сгибов

3.5. Пружинение блоков Z-гофра
3.6. Расчетная модель пружинения
3.6.1. Пружинение Z-гофра из бумаги "Nomex"
3.6.2. Пружинение Z-гофра из бумаги "Kevlar"
3.7. Разработка технологических рекомендаций
3.8. Выводы к главе
Глава 4. РАЗРАБОТКА ЦИКЛИЧЕСКИХ СПОСОБОВ
ФОРМООБРАЗОВАНИЯ Z-ГОФРА
4.1. Гибридное складывание
4.1.1. Поперечное гибридное складывание
4.1.2. Продольное гибридное складывание
4.2. Схема поперечного двойного гофрирования
4.3. Расчет технологических параметров
4.4. Рекомендации для выбора технологических схем
4.5. Выводы к главе
Глава 5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
РАБОТ
5.1. Практическая апробация разработанных схем формообразования
5.2. Установка для циклического складывания
5.3. Установка для двойного гофрирования
5.4. Результаты экспериментального исследования разработанных процессов формообразования
5.5. Внедрение результатов диссертационной работы
5.6. Выводы к главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Одним из направлений повышения безопасности, комфортности и экономичности полета на самолетах и вертолетах является внедрение новых конструктивных схем фюзеляжа, отличающихся широким применением сэндвич-панелей. При этом к заполнителю предъявляются требования не только высокой удельной прочности, но и эффективной тепло- и звукоизоляции, поглощения энергии удара, возможности удаления конденсата.
При больших объемах применения таких панелей экономические показатели производства заполнителя становятся очень важными. В плане решения указанных проблем определенными перспективами обладают складчатые конструкции (СК).
Основным признаком СК является их разворачиваемость на плоскость. Они могут быть получены путем изгиба листовой заготовки, без деформаций "растяжения - сжатия" т.е. изометрическим преобразованием плоской поверхности. Одним из факторов, сдерживающих применение СК, является отсутствие эффективного технологического процесса, позволяющего индустриально изготовлять заполнитель высокого качества из современных материалов.
К таким материалам можно отнести арамидные бумаги типа "Nomex" и "Kevlar". Они имеют большой модуль упругости и высокую прочность, широкий термический диапазон работы, высокую влагостойкость, низкую горючесть. В тоже время технологические свойства арамидных бумаг существенно отличаются от свойств металлов и полимерных композитов и в некоторых аспектах мало изучены. Таким образом, проблема разработки новых технологических процессов изготовления складчатого заполнителя (СЗ) из современных материалов является актуальной.
В связи с этим для широкого применения складчатого заполнителя в многослойных панелях JIA необходима разработка новых высокопроизводительных технологических процессов, ориентированных на использование современных материалов.

Так как пружинение сгиба из арамидной бумаги является продолжительным во времени процессом, был предусмотрен контроль образцов по следующей методике: пронумерованные образцы
устанавливались торцом на прозрачную пластину из органического стекла размером 210 х 297 мм (рис. 3.4), толщиной 2 мм, пластина помещалась на сканер, и производилось сканирование (рис. 3.5) согласно плану эксперимента. Полученные изображения обрабатывались в системе "AutoCad".
Для исследования упругопластических свойств сгибов при отклонении от естественного угла пружинения использовалось устройство № 2 (рис. 3.6). На основание 1 укладывался сгиб 6 так, чтобы его ребро совпадало с центральной отметкой угломера, поверх внутренней грани сгиба укладывались пластины 2 и 4. Пластина 4 подводилась к грани сгиба до соприкосновения, т.е. в точке, соответствующей естественному углу пружинения сгиба. Грань сгиба фиксировалась относительно пластины 4, затем путем поворота в шарнире 3 угол сгиба увеличивался или уменьшался на значение, определенное планом эксперимента. Далее пластина возвращалась в исходное положение, грань сгиба высвобождалась, сгиб устанавливался в равновесное положение. Обработка результатов осуществлялась так же, как и в предыдущем случае - сканированием.
Для оценки влияния геометрических параметров на пружинение блоков заполнителя с различными рельефами Z-гофра было спроектировано и изготовлено двенадцать комплектов трансформируемых оправок (рис. 3.7). В качестве параметров варьирования были выбраны геометрические параметры d, b, ао, т.е. по четыре комплекта оснастки на один параметр. Номера оснасток и их геометрические параметры приведены в табл. 3.2.
Формообразование экспериментальных образцов производилось на одной из трансформируемых оправок (рис. 3.8). После придания формы образец извлекался из оснастки и подвергался операции калибровки путем сжатия его между плитами устройства № 1. Для исследования влияния усилия сжатия сгиба на угол пружинения сгибов использовалась оснастка № 1, снятая с основания и установленная в лабораторный пресс «Controls-70S17S2». Усилие сжатия оснастки регистрировалось встроенным тензодатчиком и регистрировалось ПЭВМ.