Оценка несущей способности складчатого заполнителя трехслойных панелей авиационных конструкций при поперечном нагружении тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.07.03, кандидат технических наук Зиннуров, Руслан Асхатович

• Зиннуров, Руслан Асхатович
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Зиннуров, Руслан Асхатович

Введение.

Глава 1. Современное состояние вопроса.

1.1. Применение трехслойных тонкостенных конструкций в составе самолета

1.2. Выводы к главе. Цели и задачи исследования.

Глава 2. Экспериментальные исследования.

2.1. Форма и материал образцов.

2.2. Испытательное оборудование.

2.3. Методика испытаний трехслойных панелей при действии на верхнюю пластину обшивки осевой сжимающей силы.

2.4. Результаты испытаний трехслойных панелей.

Глава 3. Математическое моделирование.

3.1. Исходные предложения.

3.2. Методика определения несущей способности панели с учётом физически нелинейных свойств заполнителя.

3.3. Упрощённые методики расчёта.

3.3.1. Методика расчёта Рмах с помощью аппроксимации рациональной функцией.

3.2.2. Методика расчёта Рмах с помощью аппроксимации линейной функцией.

3.2.3 Методика расчёта несущей способности шевронных заполнителей с покрытием.

3.2.4 Методика расчёта несущей способности шевронных заполнителей с напылением по формуле аппроксимации линейной функцией.

3.2.5. Зависимости толщины покрытия от коэффициента покрытия Кп.

3.2. Методы идентификации.

Глава 4. Результаты экспериментов и расчётов.

Таблица 4.1.

Глава 5. Оптимизация модуля М - гофра.

5.1. Определение предельной сжимающей нагрузки Рпред.

5.2. Определение удельного давления Pud.

5.4. Анализ зависимостей Vud от геометрических параметров заполнителя.

5.5. Анализ численных исследований.

5.6. Локальный анализ чувствительности.

Заключение диссертации по теме «Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов», Зиннуров, Руслан Асхатович

Общие выводы

1. Проведены эксперименты . по оценке несущей способности трехслойных панелей со складчатыми заполнителями. Получена база данных критических нагрузок в зависимости от формы заполнителя и количества нанесённого покрытия.

2. Разработана инженерная модель поведения и методика численного определения критической сжимающей силы, равномерно распределенной по поверхности обшивки для образцов трехслойных панелей со складчатыми заполнителями, модифицированными полимерным покрытием с учётом геометрической и физической нелинейностей.

3. Разработаны инженерные модели, основанные на аппроксимациях зависимости РИрез от геометрических и механических параметров заполнителя.

4. Разработана методика определения механических характеристик складчатых заполнителей на основе решения обратных задач о деформировании складчатого заполнителя.

5. Разработана методика определения оптимальных параметров складчатых заполнителей по условиям максимальной несущей способности панели при наличии технологических ограничений и приведён анализ локальной чувствительности оптимального решения к возмущениям параметров управления.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Зиннуров, Руслан Асхатович, 2010 год

1. Современные технологии авиастроения/Коллектив авторов; Под ред. А.Г. Братухина, Ю.Л. Иванова. -М.: Машиностроение, 1999 г., 832 с.

2. Интернет: http://aviakb.ru/avk/proizv-kons-teh-pro.htm

3. Интернет: http://www.newchemistrv.rii/letter.php7n id=555&cat id=8.

4. Интернет: http://www.polYmery.ru/letter.php7n id=696&cat id=3

5. Божко Ю.Г. Эстетические свойства архитектуры: моделирование и проектирование / Ю.Г. Божко. Киев: Будивэльнык, 1990. - 141 е.: ил.

6. Коротич М. А. Систематизация архитектурных форм высотных зданий: • композиционный аспект / М. А. Коротич, А. В. Коротич. С.45-49: ил.

7. Поздникин В.М. Архитектурно-конструктивное проектирование многоэтажных зданий. Учебное пособие. Московский архитектурный институт M Московский архитектурный институт 1986г. 94с.

8. Лубо Л. Н., Миронков Б. А. Плиты регулярной пространственной структуры. Л. Стройиздат. 1976г. 405 с.

9. Закиров И.М., Алексеев К.А. Исследование параметров формообразования складчатого заполнителя одинарной кривизны. Известия вузов (ИВУЗ), "Авиационная техника", 2004, №4, С.63-67

10. Закиров И.М., Алексеев К.А. Формообразование складчатого заполнителя одинарной кривизны // Авиакосмические технологии и оборудование:

11. Материалы Всерос. науч.-практич. конф. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. университета, 2004. с.5-9.

12. В.И. Халиулин Технологические схемы изготовления многослойных конструкций. Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 1999 г., 168 с.

13. И.М. Закиров, Ю.П. Катаев, A.B. Никитин, Н.И. Акишев. Шевронные структуры. Конструкция и технология изготовления. Изд-в'о Казан, ун-та, 2006 г., 240 с.

14. Батраков В.В. Разработка процессов циклического формообразования складчатого заполнителя авиационных панелей, дисс-я на соискание уч. степени к.т.н. Казань, КГТУ им. А.Н. Туполева, 2006 г., 163 с.

15. Петрушенко Р.Ю. Разработка модели и исследование процесса * синхронного складывания заполнителя авиационных панелей, дисс-я на соискание уч. степени к.т.н. Казань, КГТУ им. А.Н. Туполева, 2006 г., 162с.

16. Алексеев К.А. Моделирование ротационного формообразования шевронных заполнителей авиационных конструкций, дисс-я на соискание уч. степени к.т.н. КГТУ им. А.Н. Туполева, 2007 г., 128 с.

17. Мовчан Г.В. Исследование шевронного заполнителя и технологии его изготовления применительно к конструкции панелей грузового отсека самолета, дисс-я на соискание уч. степени к.т.н. КГТУ им. А.Н. Туполева, 2009 г., 126 с.

18. A.JT. Абибов Исследование в области изготовления трехслойных конструкций с легкими заполнителями. Труды ин-та, выпуск 156. М.: Машиностроение, 1964 г., 151 с.

19. Композиционные материалы в конструкции летательных аппаратов. Пер. с англ. Под ред. A.JL Абибова М.: Машиностроение, 1975 г., 272 с.

20. Закиров И.М. Комплекс ресурсосберегающих конструкций на базе шевронных заполнителей и технология их формообразования // Труды VI международного симпозиума «Ресурсоэффективность и энергосбережение». -Казань: КГУ, 2006 г., СЗ115-121.

21. Закиров И.М., Алексеев К.А. Исследование параметров формообразования складчатого заполнителя одинарной кривизны // Известиявузов, «Авиационная техника», 2004 г. №4, С.63-67.

22. Закиров И.М., Алексеев К.А. Определение параметров четырехлучевой спиралевидной складчатой структуры // Известия вузов (ИВУЗ), «Авиационная техника», 2005 г. №4, С.57-61.

23. Закиров И.М., Алексеев К.А., Мудра Кр. Проектирование шевронного складчатого заполнителя повышенной жесткости // Известия вузов (ИВУЗ), «Авиационная техника», 2006 г. №4, С.3-6.

24. Закиров И.М., Катаев Ю.П., Алексеев К.А. К расчету геометрических параметров формообразования криволинейных складчатых конструкций // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева, 2005 г., С.11-13.

25. Работнов Ю.Н. Сопротивление материалов. Государственное издательство физико-математической литературы 1962. 456с.

26. Закиров И.М., Алексеев К.А. Исследование параметров формообразования складчатого заполнителя одинарной кривизны. Известия вузов (ИВУЗ), "Авиационная техника", 2004, №4, С.63-67

27. Закиров И.М., Алексеев К.А. Формообразование складчатого заполнителя одинарной кривизны // Авиакосмические технологии и оборудование: Материалы Всерос. науч.-практич. конф. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. университета, 2004. с.5-9.

28. P.A. Каюмов, P.A. Зиннуров, К.П. Алексеев, И.М. Закиров, К.А. Алексеев. Определение оптимальных параметров складчатых заполнителей по условиям максимальной несущей способности панели при наличии технологических ограничений. // Изв. КазГАСУ 2008.

29. P.A. Каюмов, И.М. Закиров, К.П. Алексеев, К.А. Алексеев, P.A. Зиннуров. Определение несущей способности панелей с шевронным заполнителем. // Изв. вузов. Авиационная техника. 2007. № 4.

30. Каюмов Р. А., Нежданов Р. О., Тазюков Б.Ф. Определение характеристик волокнистых композитных материалов методами идентификации. Казань: Изд-во КГУ, 2005.- 258с.

31. В.Н. Кобелев, Л.М. Коварский, С.И. Тимофеев. Расчет трехслойных конструкций. М.: Машиностроение, 1984 г., 302 с.

32. Александров А.Я., Куршин Л.М. Трехслойные пластины и оболочки. В кн.: Прочность, устойчивость, колебания. М.: Машиностроение, 1968 г., т. 2, , с. 243 - 326.

33. Александров А.Я., Брюккер Л.Э., Куршин Л.М. Расчет трехслойных панелей. М.: Оборонгиз, 1960г., 270 с.

34. Вайнберг Д.М. Справочник по прочности, устойчивости и колебаниям пластин. Киев: Будивельник, 1973, с. 487.

35. Вопросы расчета элементов авиационных конструкций. Расчет трехслойных панелей и оболочек. М.: Оборонгиз, 1959г., 305 с.

36. Григолкж Э.И., Чулков П.Н. Устойчивость и колебания трехслойных оболочек. М.: Машиностроение, 1973 г., 170с.

37. Даутов И.В., Свирский И.В. Об оптимальной гофрировке внешних слоев трехслойной пластинки. В кн.: Статика и динамика оболочек. Казань, 1979, 1 вып. 12, с. 172-179.

38. Пат. 2238845, MICH В 29 С 53/24, 53/06, 59/02. Способ изготовления складчатой конструкции. / И. М. Закиров, А. В.Никитин, И. И. Акишев // Б. И. 2004, .№30.

39. Мовчан Г.В. Исследование складчатых конструкций на ударную нагрузку. Журнал «Авиационная техника» №4 2007 г.

40. Барвинок В.А. и др. Основы технологии производства летательных аппаратов: учебник для высших технических заведений М.: Машиностроение, 1995. — 400 е.: ил.

41. Артюхин Ю.П., Гурьянов Н.Г., Котляр JI.M. Система Mathematica 4.0 и её приложения в механике. Учебное пособие Набережные Челны: Изд-во КамПИ, 2002. - 415 с.: ил.

42. Закиров И.М. Комплекс ресурсосберегающих конструкций на базе шевронных заполнителей и технология их формообразования // Труды VI международного симпозиума «Ресурсоэффективность и энергосбережение».-Казань: КГУ, 2006 г., СЗ115-121.

43. Закиров И.М., Алексеев К.А. Исследование параметров формообразования складчатого заполнителя одинарной кривизны // Известия вузов, «Авиационная техника», 2004 г. №4, С.63-67.

44. Закиров И.М., Алексеев К.А., Мудра Кр. Проектирование шевронного складчатого заполнителя повышенной жесткости // Известия вузов (ИВУЗ), «Авиационная техника», 2006 г. №4, С.3-6.

45. Закиров И.М., Катаев Ю.П., Алексеев К.А. К расчету геометрических параметров формообразования криволинейных складчатых конструкций // . Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева, 2005 г., С. 11-13.

46. Халиулин В.И. Выбор рациональных технологических параметров при формообразовании зигзагообразного гофра // Изв.вузов, Авиационная техника, 1996, №4, С.91-96

47. Халиулин В.И. Геометрическое моделирование при синтезе структур складчатых заполнителей многослойных панелей // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева, 1995, №1, С.31-40.

48. Халиулин В.И., Марданова Г.Н. Построение различных конфигураций легкого заполнителя типа зетгофр // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева, 1996, №2, С.12-18.

49. Basily, В .В. and Elsayed, Е.А., 2004, "Dynamic Axial Crushing of Multi1.yer Core Structures of Folded Chevron Patterns," International Journal of Materials&Product Technology, Vol.21 No 1/2/3, 169-185.

50. Basily, B.B., Elsayed, E.A., and Kling D., 2003, "Folded sheet materials manufacturing process and applications," Proceedings of 2003 the NSF Design, Service and Manufacturing Grantees and Research Conference, Birmingham,-Alabama, January 6-10.

51. Devin J. Balkcom and Matthew T. Mason. Progress in desktop robotics. The Eleventh Yale Workshop on Adaptive and Learning Systems, 2001.

52. Devin J. Balkcom. Robotic origami folding. 2004, Ph.D. Thesis, published as Carnegie Mellon University RI TR 04-43.

53. Elsayed, E.A. and Basily, B.B., 2004, "Developments in Sheet Folding Technology and Applications," Proceedings of 2004 the NSF Design, Service and • Manufacturing Grantees and Research Conference, Birmingham, Alabama, January 6-10.

54. Kling D., Elsayed, S.A., and Basily, B.B. 2002, "Manufacturing Process for Folded Sheet Material," Proceedings of the 2002 NSF Design and Manufacturing Research Conference, San Juan, January 6-10, pp. 1555-1562.

55. Kling, D. and Elsayed, E.A., 2000, "Innovative New Sheet Forming Processes," Proceedings of the 2000 NSF Design and Manufacturing Research Conference, Vancuver, Canada, January 3-6.

56. Luinge H., Schmidtke K., Kellner T., Wentzel H-P, Burn-through aspects of ' fuselage structures: Sandwich versus monolithic design with Aluminium or composite materials, SETEC 01/06 SAMPE EUROPE International Conference,' 2006, Toulouse. Pages 11-16.

57. Heimbs S., P. Middendorf, C. Hampf, F. Hahnel, K. Wolf «Aircraft sandwich structures with folded core under impact load» EADS Innovation Works Germany 81663 Munich, Germany.

58. S. Heimbs, P. Middendorf, S. Kilchert, A.F. Johnson, M. Maier «Numerical simulation of advanced folded core materialsfor structural sandwich applications» EADS Innovation Works 21129 Hamburg, Germany.

59. Dr.-Ing. Sebastian Heimbs«Virtual Testing of Sandwich Core Structures with LS-DYNA» EADS, Innovation Works, 81663 Munich, Germany.

60. Mudra Chi-., Hachenberg, D., Alternative sandwich core structures efficient investigation of application potential by using finite element modeling, Sampe Europe Conference and Exhibition, 2004, Paris. Pages 444-449.

61. Zakirov I., Alexeev K., SAMPE 2006 Technical Conference Proceedings: Creating New Opportunities for the World Economy, Long Beach, CA, April 30-May 4, 2006. Society for the Advancement of Material and Process Engineering, * CD-ROM—11pp.

62. Zakirov I., Nikitin A., Akishev N., Mudra Chr., Rueckert Chr., Techology research and equipment development for fabrication of folded structure sandwich core from new material, Sampe Europe Conference and Exhibition, 2005, Paris. Pages 429-434.

63. Zakirov I., Nikitin A., Alexeev K., Mudra Chr., Folded structures: performance, technology and production SAMPE EUROPE International Conference, 2006, Paris. Pages 234-239.

64. Строительная механика летательных аппаратов / И.Ф. Образцов, JI.A. ' Булычев, В.В. Васильев и др. М.: Машиностроение, 1986.

65. Конструкция самолетов / О.А. Гребеньков, В.П. Гоголин, А.И. Осоьсин, В.Ф. Снигирев, В.Г. Шатаев / Под ред. О.А. Гребенькова. Казань: Изд-во Казан, гос. тех. ун-та, 1999.

66. Расчет самолета на прочность / Одиноков Ю.И. М.: Машиностроение, 1973.

67. Патент РФ (RU) 2118217 С1 МКИ 6B21D 13/00 Устройство для гофрирования листового материала / Халиулин В.И., Двоеглазов И.В., 1998 г., Б.№24.

68. Патент РФ (RU) 2241562 МПК B21D 13/08 Способ гофрирования листового материала / Закиров И.М., Акишев Н.И., Никитин А.В., 2004 г., Б.№34.

69. Патент РФ (RU) 2256556 МКИ В29С59 B29D16/00 Способ изготовлениязаполнителя с зигзагообразной гофрированной структурой / Халиулин В.И., Двоеглазов И.В., Меняшкин Д.Г., Батраков В.В., 2005 г., Б.№20.

70. Патент РФ (RU) 2259254 МПК 7: B21D 47/04 Способ изготовления многослойной панели с зигзагообразным гофрированным заполнителем / И.М. Закиров, A.B. Никитин, Н.И. Акишев, 2005, Б.№24.

71. Патент РФ (RU) 2267403 МПК 7: В32В 3/12 Заполнитель для многослойной панели / И.М. Закиров, A.B. Никитин, Н.И. Акишев, 2006, Б.№01.