Уточненная оценка эксплуатационной живучести элементов авиационных конструкций

• Автор: Москаленко, Лада Вячеславовна
• Шифр специальности: 05.22.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Содержание Стр.

Введение

1. Колебания тонкостенных элементов авиаконструкций

с отверстиями и трещинами

1.1. Свободно опертая прямоугольная пластина.

1.2. Напряженнодеформированное состояние пластины

с отверстием прямоугольной формы.

1.3 Напряженно деформированное состояние пластины

с трещиной, параллельной ее краю

1.4. Колебания пластины с вырезами и трещинами

Выводы по первой главе

2. Основные расчетные соотношения для элементов авиаконструкций, выполненных в виде круговой цилиндрической оболочки. Оценка применимости различных допущений
2.1. Функции динамической податливости круговой
цилиндрической оболочки
2.2. Функции динамической податливости радиально
опртой цилиндрической панели
2.3. Определение пределов применимости упрощнных уравнений движения цилиндрической оболочки
к задачам динамики.
Выводы по второй главе.
3. Расчт элементов авиаконструкций, выполненных в виде
цилиндрических оболочек с вырезами и трещинами.
3.1. Функции влияния и напряжннодеформированное
состояние осесимметрично нагруженной цилиндрической оболочки
3.2. Компенсационное напряжннодеформированное состояние оболочки с вырезом
3.2.1. Перемещения оболочки с вырезом
3.3. Напряжения в оболочке с вырезом
3.4. Окружные напряжения в оболочке с продольной
трещиной.
Выводы по третьей главе
4. Рекомендации по оценке эксплуатационной живучести и вибродиагностике элементов авиаконструкций
4.1. Некоторые результаты расчтов
4.2. Экспериментальное исследование колебаний пластин
при наличии трещин.
4.2.1. Описание лабораторной установки.
4.2.2. Результаты эксперимента
4.3. Учт особенностей напряжннодеформированного состояния в зоне концентрации напряжений
4.4. Особенности оценки живучести
4.4.1. Малоцикловая усталость .
4.4.2. Определение скорости роста трещины
4.4.3. Определение длительности роста трещины .
Выводы по четвртой главе .
Выводы по работе .
Список использованных источников


Рис. В.1. Испытания проводились в Рижском экспериментальном центре РКИИГА на многоканальной испытательной установке фирмы МТБ. Консоли крыла нагружались по программе «типовой полёт», состоящей из пяти циклов, имитирующих цикл «земля - воздух - земля» (ЗВЗ) и десяти циклов, имитирующих «полёт в турбулентности». Толщины панелей обшивки и расположение поперечного набора крыла показаны на рис. В.2. Рис. В.2. В процессе проведения испытаний на нижней обшивке правой и левой консолях было отмечено появление двадцати двух трещин усталости. Расположение трещин на левой консоли крыла показано на рис. В.З. Рис. В.З. Трещины отмечены номерами с индексом «л». Повреждения, как правило, возникали в зоне отверстий под заклепки и болты. Экспертный анализ причин появления повреждений показал, что большинство дефектов образовалось из-за недостаточного сопротивления усталости элементов конструкции, являющегося следствием эксплуатационных факторов (переменные нагрузки, фреттинг -повреждения), ошибок конструирования и технологии изготовления. Аналогичная причина появления трещины № 8 на той же консоли. Для решения проблемы обеспечения живучести конструкции летательного аппарата с повреждениями необходимо разработать метод более точной оценки несущей способности конструкции при наличии таких повреждений и создании на этой основе этого метода уточнения норм эксплуатационных повреждений. Созданная на основе этого метода методика оценки технического состояния силовых элементов летательного аппарата позволяет решать задачу о необходимости продления ресурса. Принципиально важной задачей, связанных с живучестью, является вопрос разработки мероприятий по обнаружению трещин усталости. Если трещина возникает в элементе, спроектированном как "безопасно повреждаемый", но труднодоступном для осмотра, то она может быть не обнаружена, хотя и развивалась продолжительное время. Это, как правило, приводит к разрушению конструкции. Степень опасности возникновения усталостной трещины определяется важностью элемента, в котором она появилась, тем, как быстро она развивается в условиях эксплуатации от обнаруживаемой до критической длины, т. ВС. Поэтому безопасность силовой конструкции планера существенным образом зависит от продолжительности интервалов между осмотрами и качества этих осмотров. Интервал между осмотрами должен быть таким, чтобы трещина была обнаружена, прежде чем она достигнет своего критического значения. В связи с этим актуальность работы состоит в попытке возможно более точной оценки несущей способности конструкции при наличии таких повреждений и создании на этой основе уточнённых методик оценки технического состояния силовых элементов летательного аппарата, как в процессе эксплуатации, так и при необходимости продления ресурса. Моделированию поведения тонкостенных конструкций, ослабленных отверстиями, посвящен ряд работ, например [,,]. В этих работах общее напряженное состояние представляют в виде суммы основного и возмущенного (компенсационного) напряженных состояний. Основное состояние предполагается известным, а возмущенное напряженное состояние подлежит определению. Так как возмущенное состояние носит локальный характер, то для его описания используют теорию оболочек с большим показателем изменяемости []. При этом задача определения напряженно деформированного состояния оболочки с отверстием сводится к решению краевой задачи для уравнений теории пологих оболочек. Краевые условия задаются на контуре, форма которого соответствует форме отверстия в оболочке, и, корме того, записываются условия «на бесконечности», отвечающие условиям затухания возмущений при удалении от контура. Решение уравнения ищется в виде бесконечного ряда. Значения усилий, моментов, перемещений и деформаций в оболочке представляются через это решение. Подставляя усилия и перемещения в граничные условия и сравнив коэффициенты при одинаковых гармониках в этих соотношениях, получают бесконечную систему линейных алгебраических уравнений относительно неизвестных комплексных постоянных.