Разработка методов уточнения ресурсных характеристик основных силовых элементов конструкции крыла транспортного самолета

• Автор: Стрижиус, Виталий Ефимович
• Шифр специальности: 05.22.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 289 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1.
ГЛАВА 2.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ЭЛЕМЕНТОВ АВИАЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ОБЗОР.

1.1. Введение.

1.2. Общие сведения о циклическом нагружении элементов авиаконструкций.

1.3. Программное нагружение элементов авиаконструкций.

1.4. Методы расчета на усталость, применяемые в

отечественных самолетостроительных ОКБ и авиационных НИИ.

1.5. Методы расчета на усталость, применяемые в практике зарубежных самолетостроительных фирм
1.6. Методы расчетов длительности роста усталостных
1.7. Особенности методов определения характеристик
усталости элементов авиационных конструкций на различных этапах проектирования и эксплуатации
1.8. Методы определения ресурсных характеристик элементов авиационных конструкций, применяемые в
практике отечественных самолетостроительных ОКБ.
ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ
УСТАЛОСТНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КРЫЛА
ТРАНСПОРТНОГО САМОЛЕТА ОТ ПАРАМЕТРОВ
КВАЗИСЛУЧАЙНОГО НАГРУЖЕНИЯ
2.1. Введение.
2.2. Параметры квазислучайных спектров нагружения
крыльев транспортных самолетов
2.3. Расчетные случаи.
2.4. Исследование эмпирических корреляционных зависимостей усталостной долговечности элементов
нижней поверхности крыльев транспортных самолетов от параметров квазислучайного нагружения
2.5. Усталостная долговечность при квазислучай ном
нагружении элементов верхней поверхности крыльев
транспортных самолетов
Выводы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА РЕГРЕССИОННОГО МЕТОДА РАСЧЕТА НА
УСТАЛОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ КРЫЛА ТРАНСПОРТНОГО
САМОЛЕТА
3.1. Введение.
3.2. Представление спектра эксплуатационного нагружения
3.3. Регрессионное уравнение усталости
3.4. Учет концентрации напряжений.
3.5. Учет асимметрии нагружения.
3.6. Физическая основа метода.
3.7. Определение граничных условий применимости
регрессионного уравнения усталости
3.8. Оценка эквивалентов программ испытаний на усталость
крыльев транспортных самолетов
3.9. Оценка эквивалентных напряжений квазислучайных
программ испытаний крыльев транспортных
самолетов.
Выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ СУММИРОВАНИЯ УСТАЛОСТНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ ПРИ
КВАЗИСЛУЧАЙНОМ НАГРУЖЕНИИ ЭЛЕМЕНТОВ КРЫЛА
ТРАНСПОРТНОГО САМОЛЕТА.
4.1. Введение
4.2. Расчегная оценка сумм накопленных повреждений
4.3. Исследование закономерностей суммирования.
4.4. Метод оценки сумм накопленных усталостных повреждений при сложном профаммном нафужении элементов крыла транспортного самолета
Выводы
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЛИТЕЛЬНОСТИ РОСТА
УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН ПРИ КВАЗИСЛУЧАЙНОМ НАГРУЖЕНИИ ЭЛЕМЕНТОВ КРЫЛА ТРАНСПОРТНОГО САМОЛЕТА.
5.1. Введение
5.2. Исследование функциональных зависимостей
длительности роста усталостных трешин в элементах крыла транспортного самолета от параметров квазислучайного нагружения.
5.3. Регрессионное уравнение длительности роста усталостных трещин.
5.4. Метод оценки эквивалентов квазислучайных программ
испытаний на этапе роста усталостных трещин
Выводы
ГЛАВА 6. ТИПИЗИРОВАННАЯ ПРОГРАММА ИСКРА
Испытаний КРыла0 НАГРУЖЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ КРЫЛА ТЯЖЕЛОГО ТРАНСПОРТНОГО САМОЛЕТА.
6.1. Введение
6.2. Сравнение спектров приращений вертикальных перегрузок в центре тяжести самолетов.
6.3. Получение типизированного спектра нагрузок
6.4. Преобразование типизированного спектра в программу
испытаний.
6.5. Определение типов полетов.
6.6. Последовательность полетов и нагрузок внутри каждого
полета
Выводы
ГЛАВА 7. ТИПИЗИРОВАННАЯ ПРОГРАММА ИСКРА Испытаний КРыла НАГРУЖЕИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ КРЫЛА РЕГИОНАЛЬНОГО
ГРАСПОРТНОГО САМОЛЕТА.
7.1. Введение
7.2. Сравнение спектров приращений вертикальных
перегрузок в центре тяжести самолетов.
7.3. Получение типизированного спектра нагрузок
7.4. Преобразование типизированного спектра в программу
испытаний.
7.5. Определение типов полетов.
7.6. Последовательность полетов и нагрузок внутри каждого
полета
7.7. Сравнение интегральных повторяемостей приращений относительных напряжений программ ИСКРА и
ИСКРА0.
Выводы
ГЛАВА 8. РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ УТОЧНЕНИЯ РЕСУРСНЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК ОСНОВНЫХ СИЛОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
КОНСТРУКЦИИ КРЫЛА ТРАНСПОРТНОГО САМОЛЕТА
8.1. Введение
8.2. Методика проектировочных оценок ресурсных
характеристик ОСЭ конструкции крыла транспортного самолета
8.3. Методика сравнения повреждаемостей программ ресурсных испытаний крыльев транспортных самолетов
8.4. Методика уточнения ресурсных характеристик ОСЭ
конструкции крыла транспортного самолета на стадии эксплуатации
8.5. Методика уточненных оценок параметров кривых чувствительности к продолжительности полета для ОСЭ конструкции крыла транспортного самолета
8.6. Методика уточнения ресурсных характеристик ОСЭ
конструкции крыльев стареющих транспортных самолетов.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Анализируя записи, полученные в летных испытаниях, устанавливают типичные последовательности с помощью дополнительных лабораторных исследований определяют влияние на усталость тех или иных вариантов чередования нагрузок и на основе этих данных выбирают схему организации чередования нагрузок в типизированной программе. Для реализации этих последовательностей в пределах выбранного спектра нагружения разрабатывают метод задания последовательности нагрузок, который с помощью ЭВМ отрабатывается в эксперименте . ТВИСТ 9 и МиниТВИСТ 9, а также отечественные программы ПУСК , и ПИРУЭТ ,. В настоящее время с использованием основных положений методики разработки стандартизированной квазислучайной программы ТВИСТ разработаны квазислучайные программы натурных испытаний на усталость целого ряда зарубежных и отечественных и самолетов Вое7, Воетд7, Воеад7, А0, А0, А0, А0, Ил0, ИлТ, Ил4, Ан, ЯШ. С использованием этой же методики разработана типизированная квазислучайная программа ИСКРА0 ,, моделирующая условия нагружения в эксплуатации конструкции крыльев отечественных транспортных самолетов с взлетными весами Св 0 тс используется в настоящее время в экспериментальных исследованиях НИО ЦАГИ 3. Первая группа методов основана на использовании статистического материала результатов предшествующих испытаний элементов авиаконструкций или опыта эксплуатации. Использование статистической кривой усталости элементов авиаконструкций позволяет избежать грубых ошибок, однако затрудняет оценку эффективности новых конструктивнотехнологических решений. Это связано с тем, что статистические данные получены испытаниями элементов авиаконструкций самолетов предыдущего поколения, как правило, менее совершенных, и соответствуют определенным материалам и конструктивнотехнологическим решениям. Несмотря на эти недостатки, статистические методы находят достаточно широкое применение для оценок нижней границы числа циклов до разрушения в практике отечественного и зарубежного 0 самолетостроения. Вторая группа основана на гипотезе эквивалентности воздействия локального максимального напряжения на контуре концентратора при упругих деформациях и напряжениях в образце без концентратора. Расчетной кривой здесь является кривая усталости образца с определенным концентратором. Использование теоретических коэффициентов концентрации напряжений обеспечивает невысокую точность расчета долговечности. Для согласования данных расчета и эксперимента вводят эмпирические поправочные коэффициенты, отражающие особенности конструкции и технологии сборки соединений. При этом для расчета коэффициентов концентрации напряжений в соединениях используют принцип суперпозиции решений с разделением нагрузок на проходящие по листу и воспринимаемые крепежом. Хотя точность расчетов при этом повышается, оценку числа циклов до разрушения натурных соединении предпочитают делать на основе статистического материала, используя данный метод лишь в качестве основы для выявления критических участков элементов и для конструирования, а не расчета соединений 0. Третья группа методов расчета по локальным деформациям основана на гипотезе эквивалентности напряженнодеформированного состояния в наиболее нагруженной точке концентратора и гладкого образца для фиксированного числа циклов до образования трещины. Хотя методы третьей группы и считаются наиболее точными, сложность процедуры расчета для реальных условий нагружения заметно сдерживает их развитие. Расчеты с таким подходом проводились лишь для образцов с геометрическими концентраторами. Общим для всех методов является использование некоторой базовой кривой усталости, несущей информацию об усталостных характеристиках материала соединяемых элементов. Все перечисленные группы методов включают решение общих вопросов. Ниже перечислены наиболее важные из них. Определение характеристик эксплуатационного нагружения элементов конструкций, т. Определение характеристик усталости материалов, нормалей, простых типовых конструктивных элементов, по которым ведется расчет па усталость всего многообразия элементов авиационных конструкций.