Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Влияние углов ориентации слоя на толщину несущих панелей из слоистого композита

Авторы

Ю.И. Бадрухин, Е.С. Терехова

Организация

ФАУ «Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С. А. Чаплыгина»
г. Новосибирск, Российская Федерация

Аннотация

Задача проектирования тонкостенных панелей из слоистых композитов минимального веса при обеспечении прочности и устойчивости сложная и трудоемкая, поскольку устойчивость сильно зависит от изгибной жесткости, которая определяется не только процентным соотношением слоев в укладке, но и их положением в ней. В статье представлен алгоритм выбора рациональных параметров тонкостенных несущих панелей из слоистого композита по условиям минимума веса, прочности и устойчивости. Для повышения экономичности алгоритма получены аналитические решения задач определения критических нагрузок неподкрепленной и дискретно подкрепленной стрингерами композитных панелей при комбинированном нагружении. Аналитические решения были верифицированы методом конечных элементов. Для валидации расчетов были разработаны образцы стрингерных панелей с различными укладками. Проведены испытания образцов стрингерных панелей на устойчивость. Получено хорошее совпадение критических нагрузок, реализованных в экспериментах и с помощью конечно-элементного анализа. Эти результаты позволяют использовать алгоритм выбора рациональных параметров для исследований влияния различных параметров на массу и несущую способность панелей из слоистого композита. В статье с помощью Алгоритма выбора рациональных параметров были получены укладки для неподкрепленной и стрингерной панели с углами армирования 0°, ±15°, ±30°, ±45°, ±60°, ±75° и 90°.

Ключевые слова

слоистые композиты, устойчивость композитных панелей, стрингерная панель, рациональное проектирование, угол армирования

Список литературы

[1] Дубовиков Е. А. Многоуровневый алгоритм оценки перспективных конструктивно-силовых схем композитных авиаконструкций. Дис… канд. техн. наук. Жуковский. 2017. 130 с.

[2] Дудченко А. А. и Канчая Рохас Рауль Анхель. Рациональное проектирование конструкции отсека фюзеляжа из композиционных материалов // Конструкции из композиционных материалов. 2011, № 2. С. 21–34.

[3] Морозов Н. А., Власов Ю. Л., Гаврилов А. А. Оптимизация параметров композитных обшивок сухих отсеков летательных аппаратов с помощью NASTRAN // Вестник Оренбургского государственного университета. 2015, № 9 (184), 2015. С. 164–169.

[4] Грищенко С. В. Феноменологическая методика подбора рациональных параметров укладки слоев при проектировании панелей авиационных конструкций из слоистых полимерных композиционных материалов // Конструкции из композиционных материалов. 2019, № 4. С. 45–49.

[5] Михайловский К.В., Барановски С. В. Методика проектирования крыла из полимерных композиционных материалов на основе параметрического моделирования. Часть 3. Выбор и обоснование оптимальных схем армирования силовых элементов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2018. № 5. С. 75–84. doi: 10.18698/0536-1044-2018-5-75-84.

[6] Максименко В. Н., Олегин И. П., Пустовой Н. В. Методы расчета на прочность и жесткость элементов конструкций из композитов: учебник. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2015. 424 с.

[7] Киреев В. А., Казаков И. А. Выбор рациональных параметров композитных панелей крыла // Ученые записки ЦАГИ. 2023, № 3, Том LIV. С. 89–100.

[8] Бадрухин Ю. И., Терехова Е. С. Рациональное проектирование тонкостенных несущих панелей из слоистого композита при комбинированном нагружении // Вестник Московского авиационного института. 2023, Т. 30, № 4. С. 130–139.

[9] Бадрухин Ю. И., Терехова Е. С. Программное обеспечение по выбору оптимальной укладки монослоев в слоистых композитных панелях по условиям прочности и устойчивости. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023680522. Заявка № 2023669792 Дата государственной регистрации в Реестре программ для ЭВМ 02.10.2023.

[10] Малинин Н. Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1975. 400 с.

[11] Тимошенко С. П. Устойчивость стержней пластин и оболочек. М: Наука, 1971. 808 с.

[12] Ирисарри Ф., Бассир Д., Каррере Н., Мари Ж. Многоцелевая оптимизация последовательности слоев укладки конструкций из слоистого композита // Наука и техника композиционных материалов. Том 69, Июнь 2009. С. 983–990. DOI: 10.1016/j.compscitech.2009.01.011

[13] Кун Л. М., Чжэн В., Ван С. Б. Влияние укладки и угла несоосности на механические свойства волокнисто-армированных стеклопластиков // Механика композиционных материалов. 2021. Т. 57, № 4. С. 783–796, DOI: 10.22364/mkm.57.4.12

Цитирование данной статьи

Бадрухин Ю.И., Терехова Е.С. Влияние углов ориентации слоя на толщину несущих панелей из слоистого композита // Космические аппараты и технологии. 2024. Т. 8. № 4. С. 233-242.

Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.