Разработка расчетного метода выбора рациональных проектных параметров упругого торсиона из композиционных материалов втулки несущего винта вертолета с учетом эксплуатационных расчетных случаев

• Автор: Башаров, Евгений Анатольевич
• Шифр специальности: 05.07.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 225 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ:
Введение
Г ЛАВА 1. Постановка задачи оптимального проектирования упругого слоистого торсиона из композиционных материалов

1.1 Постановка задачи исследования в физическом виде

1.1.1 Схема нагружения упругого слоистого торсиона

1.1.2 Описание конструкции торсиона в составе втулки несущего

винта и выбор прототипа

1.1.3 Обоснование критериев, параметров и ограничений

1.2 Постановка задачи исследования в математическом виде

1.2.1 Обзор существующих методик оптимального проектирования

и кинематических моделей деформирования изделий из КМ

1.2.2 Математическая модель оптимизационной задачи проектирования упругого торсиона из композиционных материалов
1.2.3 Упрощения и их обоснование
1.3 Выбор материала для упругого торсиона
ГЛАВА 2. Расчетные методики исследования торсиона при статическом
нагружении с учетом эксплуатационных расчетных случаев
2.1 Статический расчет слоистого торсиона прямоугольного сечения
на основе кинематической модели прямой линии
2.2 Статический расчет слоистого торсиона прямоугольного сечения
на основе кинематической модели ломаной линии
2.3 Сравнительный анализ результатов расчетов, полученных
различными методиками
2.4 Учет стеснения деплапации сечения при закручивании упругого торсиона из композиционных материалов
2.5 Особенности статического расчета слоистого торсиона различного поперечного сечения рабочей части
2.5.1 Особенности расчета торсиона круглого сечения

2.5.2 Особенности расчета торсиона эллиптического сечения
2.5.3 Особенности расчета торсиона многоконтурного сечения
2.5.4 Особенности расчета торсиона крестообразного сечения
2.6 Сравнительный анализ жесткостных и прочностных характеристик
упругого торсиона различного поперечного сечения с результатами расчета в среде МБС^азН-ап, используя метод конечных элементов
2.6.1 Сравнительный анализ изгибной и крутильной жесткости
торсиона различного поперечного сечения
2.6.2 Сравнительный анализ изгибной и крутильной жесткости
торсиона различного поперечного сечения
2.6.3 Сравнительный анализ напряженного состояния при нагружении торсиона различного поперечного сечения
ГЛАВА 3. Расчетно-экспериментальные исследования поведения упругой линии при нагружении балки с существенно различающейся слоевой жесткостью
3.1 Особенности исследования и расчетного метода
3.2 Описание поставленного эксперимента и опытной установки
3.3 Сравнительный анализ полученных расчетных и опытных
результатов исследования и выводы
ГЛАВА 4. Исследования динамических характеристик упругого слоистого торсиона различного поперечного сечения из композиционных материалов и запаса адгезионной прочности слоев
4.1 Расчет собственных частот колебаний упругого торсиона различного поперечного сечения
4.2 Исследование демпфирующих характеристик упругого торсиона различного поперечного сечения
4.3 Сравнительный анализ динамических характеристик упругого слоистого торсиона различного поперечного сечения

4.4 Расчет теплообразования в слоях резины торсиона при циклическом нагружении
4.5 Расчет адгезионной прочности слоев композита и резины на границе раздела слоев упругого слоистого торсиона
4.6 Оценка запаса адгезионной прочности слоев и долговечности
упругого слоистого торсиона различного поперечного сечения
Глава 5. Алгоритм проектирования упругого торсиона и выработка проектных рекомендаций и предложений по выбору рациональных параметров торсиона на этапе первоначального проектирования
5.1 Выбор целевой функции и построение оптимизационной задачи
5.2 Алгоритм проектирования торсиона на примере определения оптимальных геометрических параметров торсиона прямоугольного
сечения
5.3 Особенности оптимального проектирования слоистого торсиона различного поперечного сечения
5.4 Рекомендации по выбору вида композиционного материала
и резины
5.3.1 Рекомендации по выбору композиционного материала
5.3.2 Рекомендации по выбору резины
5.4 Рекомендации по конструктивным методам улучшения
статической и усталостной прочности упругого торсиона
5.5 Рекомендации по технологическим методам улучшения
прочностных характеристик упругого торсиона
5.6 Рекомендации по отводу теплообразования в резиновых слоях торсиона и методах увеличения адгезионной прочности слоев при циклическом нагружении
Заключение
Список источников
Приложения
где: у = у- е,0<у<1г,0<х<Ь, п = 0,1,2.
При сложном нагружении многослойного торсиона, армированного стекло или углетканью для симметричной схемы армирования пакета можно записать:
Далее можно выразить прогибы и углы поворота сечения торсиона в плоскости взмаха лопасти:
Аналогично находятся напряжения, прогибы и углы поворота сечения от изгиба торсиона в плоскости вращения НВ, но в отличии от изгиба в плоскости тяги деформаций от сдвига нет.
При кручении торсиона при повороте концевого сечения относительно оси х на угол <р имеем закручивание слоев торсиона. Если рассматривать торсион как слоистую балку то:
где: Ву- приведенные жесткости материала [4].
Касательные напряжения определяются:
6<2У (/г2 -г")
= —т -— У
** Ь к3 4 ^ Где: ^ ~высота торсиона;
(2.5)
(2-6)
(2-7)
где: и;тах, “у_тях - предельные прогиб и угол поворота сечения; - толщина слоя, составляющих слоистую балку.