Цифровое конструкторско-технологическое проектирование кронштейнов из слоистых композиционных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Павлов Александр Александрович

• Павлов Александр Александрович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Павлов Александр Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ СОЗДАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ СЛОИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Применение слоистых композиционных материалов в авиационных конструкциях

1.2 Физико-механические характеристики слоистых полимерных композиционных материалов

1.3 Перспективные композиционные материалы для использования в конструкции кронштейнов

1.4 Технологии изготовления композитных конструкций

1.5 Особенности проектирования и расчёта на прочность композитных конструкций

1.6 Цель и задачи исследования

2 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДОСТОВЕРНОСТИ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННО-НАГРУЖЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ СЛОИСТЫХ ТКАНЕВЫХ КОМПОЗИТОВ

2.1 Экспериментальные исследования механических характеристик ортотропного тканевого композита

2.2 Определение объёмного содержания волокон с использованием адаптивного анализа цифровых микрофотографий слоистого композита

2.3 Оценка значимости полноты набора упругих характеристик ортотропного тканевого композита для обеспечения информационной поддержки процесса проектирования

2.4 Определение трансверсальных упругих характеристик ортотропного тканевого композита с использованием виртуального эксперимента

2.4.1 Определение упругих свойств пропитанной нити

2.4.2 Создание цифровой геометрической модели структуры композита

2.4.3 Создание конечно-элементной модели переплетения нитей и окружающего их связующего

2.4.4 Определение упругих характеристик на основе виртуальных испытаний модели представительного объёма

2.4.5 Валидация разработанной методики

2.5 Выбор критериев прочности для анализа напряжённо-деформированного состояния элементов композитных конструкций

2.5.1 Оценка несущей способности композитных проушин по двум критериям прочности

2.5.2 Оценка несущей способности композитных уголковых элементов по двум критериям прочности

2.6 Выводы по главе

3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ЦИФРОВОГО КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КРОНШТЕЙНОВ ИЗ СЛОИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

3.1 Постановка проектной задачи

3.2 Методика цифрового конструкторско-технологического проектирования

3.2.1 Цифровое описание силовой схемы конструкции. Концептуальная геометрическая модель изделия

3.2.2 Генерация изотропной конечно-элементной модели (КЭМ I)

3.2.3 Выбор силовой схемы

3.2.4 Формирование конструктивно-технологической параметрической модели кронштейна

3.3 Постановка и решение проектной задачи в терминах нелинейного математического программирования

3.4 Оптимизация параметров и выбор рационального технического решения

3.5 Валидация разработанной методики

3.5.1 Изготовление опытного образца композитного кронштейна

3.5.2 Статические испытания опытного образца кронштейна

3.6 Выводы по главе

4 РЕШЕНИЕ ПРИКЛАДНОЙ ЗАДАЧИ

4.1 Постановка проектной задачи

4.2 Разработка концептуальной поверхностной модели кронштейна

4.3 Расчёт и анализ НДС изотропной конечно-элементной модели кронштейна

4.4 Разработка конструкторско-технологической параметрической модели кронштейна

4.4.1 Выбор конструктивно-технологических групп и проектных переменных

4.4.2 Назначение начального распределения материала в конструкции

4.4.3 Разработка конечно-элементной модели кронштейна со слоистой структурой

4.5 Оптимизация композитной конструкции

4.6 Анализ коэффициентов чувствительности критериев прочности детали к проектным переменным

4.7 Корректировка проектных переменных в интерактивном режиме до выполнения функциональных ограничений

4.8 Формирование итоговой 3Э-модели кронштейна

4.9 Изготовление и испытание композитного кронштейна

4.9.1 Изготовление композитного кронштейна

4.9.2 Испытания композитного кронштейна

4.10 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

Анализ основных тенденций развития современной авиационной техники показывает, что одной из важнейших задач является повышение весовой эффективности использования композиционных материалов в силовых элементах конструкции летательных аппаратов для максимальной реализации их высоких характеристик удельной прочности и жёсткости.

Современные полимерные композиционные материалы превосходят традиционные алюминиевые сплавы в 2-3 раза по удельной прочности и жёсткости, что в целом позволяет снизить массу конечного изделия на 25-30%. Особенностью использования композитов в конструкции планера самолёта является то, что материал и сама конструкция создаются одновременно на ранних стадиях проектирования. При этом у проектанта появляется возможность адаптировать свойства материала под заданные требования и условия эксплуатации, что существенно снижает трудоёмкость изготовления изделий за счёт устранения вспомогательных технологических операций. Однако, как показывает опыт применения композитов в авиационных конструкциях, не всегда физико-механические характеристики материала реализуются в полной мере.

В частности, сфера применения слоистых полимерных композиционных материалов, армированных непрерывными волокнами, ограничена, главным образом, тонкостенными несущими конструкциями (типа крыла, фюзеляжа, оперения), нагруженных распределёнными (внешними) аэродинамическими и массовыми силами. Однако в авиационных конструкциях присутствует существенный класс деталей - толстостенные конструкции кронштейнов навески и фитинги, способные воспринимать сосредоточенные усилия. В этих конструкциях возникает сложное напряжённо-деформированное состояние со множеством Т- и L-образных переходов, а также поверхностей с кривизной второго порядка.

В настоящее время кронштейны навески изготавливаются, в основном, из металлических сплавов (например, алюминиевых сплавов АК6, В95, Д16Т), однако наиболее предпочтительным с точки зрения весовой эффективности является использование слоистых композитов. Кроме того, использование композитов решает ряд вопросов, связанных с электрохимической совместимостью, а также разницей коэффициентов линейного температурного расширения (КЛТР) сопрягаемых композитных и металлических деталей (например, крепёжных элементов, стенки лонжерона и т.д.).

Определение трансверсальных прочностных и, в особенности, упругих характеристик слоистых композитов оказывает существенное влияние на прогнозирование несущей способности разрабатываемых конструкций и является достаточно сложной и наукоёмкой задачей. При этом разница свойств слоистого композита в плоскости укладки слоёв и в поперечном направлении требует учёта конструктивных и технологических особенностей поведения данных материалов в составе конструкций сложной формы.

В настоящее время актуальной является задачей разработка методики цифрового проектирования конструкций сложной формы из слоистых полимерных композиционных материалов с учётом требований по весовой эффективности и возможности их технологической реализации.

Степень разработанности темы

Особенности применения слоистых композиционных материалов в конструкции летательных аппаратов отражены в работах N. Mills, Michael Niu, П.А. Зиновьева, А.А. Приходько, Г.Н. Замулы, А.А. Дудченко, А.Н. Аношкина,

B.В. Батракова, В.И. Халилулина, А.М. Думанского, В.И. Гришина, С.П. Савина и других учёных.

Работы в области теории упругости анизотропных сред, а также теории слоистых пластин и оболочек принадлежат В.В. Васильеву, С.Б. Сапожникову,

C.Г. Лехницкому, Р.Б. Рикардсу, Р. Кристенсену, Р. Хиллу, С. Цаю, С. Чамису и другим учёным. Идея использования «представительного объёма» материала как инструмента для численного определения микромеханических характеристик слоистых структур предложена в работах С.В. Ломова, Г. Хейсманса, А.К. Любимова и др.

Теоретические основы по весовому проектированию авиационных конструкций рассматриваются в работах Ф.Р. Шенли, В.М. Шейнина, B.P. Bendsoe, D.P. Raymer и других учёных. В рамках данной работы следует также отметить проектную парадигму «точного проектирования» конструкций минимальной массы, описанную в работах В.А. Комарова.

Вопросам выбора рациональных параметров композитных конструкций посвящены работы А.А. Смердова, В.И. Постнова, Н.А. Алфутова и др.

Несмотря на большое количество исследований в данной области, существует потребность в разработке методики проектирования конструкций сложной формы, учитывающей одновременно конструктивные и технологические особенности создания изделий из слоистых полимерных композиционных материалов с высокой весовой отдачей.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Цифровое конструкторско-технологическое проектирование кронштейнов из слоистых композиционных материалов»

Цель работы:

Разработка методики цифрового проектирования кронштейнов из слоистых полимерных композиционных материалов для сокращения сроков их разработки, обеспечения весовой эффективности и возможности технологической реализации.

Задачи исследования:

1. Сформулировать математически задачу оптимального проектирования кронштейнов из слоистых полимерных композиционных материалов с учётом дискретного характера проектных переменных.

2. Разработать методику выбора основных проектных переменных с учётом технологических особенностей создания композитных изделий со слоистой структурой.

3. Разработать методику решения задачи оптимального проектирования конструкций сложной формы с учётом конструктивно-технологических особенностей использования слоистых тканевых композиционных материалов.

4. Провести экспериментальные и численные исследования физико-механических характеристик слоистых тканевых композитов, необходимых для адекватного математического моделирования композитных конструкций.

5. Выполнить опытную реализацию методики на примере проектирования кронштейна навески интерцептора из слоистого углепластика.

Объект исследования

Пространственно-нагруженные конструкции кронштейнов из тканевых слоистых композиционных материалов.

Предмет исследования

Методы проектирования пространственно-нагруженных конструкций из слоистых композиционных материалов.

Научная новизна работы

1. Предложена новая методика цифрового проектирования конструкций сложной формы из слоистых тканевых композитов, отличающая от известных подходов учётом конструктивно-технологических особенностей их создания.

2. Предложена оригинальная методика выбора основных проектных переменных с учётом их дискретности путём разбиения композитной детали на конструктивно-технологические группы слоёв, которая обеспечивает поиск рационального распределения материала с использованием генетического алгоритма.

3. Предложена и разработана новая методика определения объёмного содержания волокон в слоистых композитах с использованием свёрточной нейросети.

4. Предложен новый вариант задания кинематических граничных условий и программное обеспечение для определения девяти упругих характеристик ортотропного тканевого композита путём проведения виртуального эксперимента с представительным объёмом материала.

Теоретическая значимость работы

Разработана последовательность цифровых математических моделей для решения проектной задачи в триаде

«материал-технология-конструкция».

Разработанные кинематические граничные условия и расчётные соотношения, виртуально имитирующие механический эксперимент с представительным объёмом материала, позволяют с достаточно высокой для практических задач точностью прогнозировать трансверсальные упругие характеристики слоистого композита, которые трудно получить из натурных испытаний.

Предложенная методика разбиения конструкций сложной формы на конструктивно-технологические группы позволяет выделить из множества проектных переменных наиболее значимые, которые обеспечивают технологическую осуществимость разрабатываемой конструкции и возможность поиска рационального распределения материала.

Практическая значимость диссертации

Работа ориентирована на использование в проектных подразделениях предприятий авиационной и ракетно-космической отрасли.

Разработана методика решения задачи проектирования кронштейнов из слоистых композитов, сформулированная в терминах нелинейного математического программирования. Представленная методика позволяет существенно сократить время проектирования конструкций сложной формы и производить оценку весовой и технологической эффективности разрабатываемых изделий.

Специально разработанные методика и программное обеспечение позволяют проектанту получить необходимый набор упругих характеристик тканевого слоистого композита при наличии ограниченного набора экспериментальных данных о материале.

Предлагаемая методика разбиения цифровой модели конструкции на конструктивно-технологические группы позволяет существенно упростить выбор проектных переменных и постановку задачи оптимизации, решением которой является технологически осуществимое изделие.

Методика цифрового проектирования пространственно-нагруженных конструкций из слоистых композитов совместно со специализированным программным обеспечением для определения девяти упругих характеристик внедрена в ООО «Специальном Конструкторско-Технологическом Бюро «Пластик»» и в учебном процессе Самарского университета при подготовке специалистов аэрокосмического профиля с целью обучения методам проектирования композитных конструкций.

Методы исследований. Метод конечных элементов, теория слоистых пластин и оболочек, методы экспериментальных исследований слоистых композиционных материалов, математические модели механики деформируемого твёрдого тела, метод представительного объёма, методы цифровой обработки изображений.

Положения, выносимые на защиту

1. Методика цифрового проектирования кронштейнов из слоистых композиционных материалов, учитывающая конструктивно-технологические особенности создания изделий со слоистой структурой.

2. Вариант задания кинематических граничных условий и специализированное программное обеспечение для определения девяти основных упругих характеристик слоистых тканевых композитов при наличии ограниченного набора экспериментальных данных о материале.

Достоверность и обоснованность научных результатов обеспечена корректным использованием апробированной теории слоистых пластин и оболочек и методов оптимизации, а также соответствием точности применяемых математических моделей и экспериментальных данных, полученных на поверенном оборудовании (Свидетельство о поверке №С-ВЯС/13-01-2022/12396120 «Машина универсальная испытательная сервогидравлическая MTS 322.21»).

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: Международная молодёжная научная конференция «XIV Королевские чтения», посвящённая 110-летию со дня рождения академика С.П. Королёва, 75-летию КуАИ-СГАУ-СамГУ-Самарского университета и 60-летию со дня запуска первого искусственного спутника Земли (г. Самара, Самарский университет, 03 ^ 05 октября 2017 г.); третья международная конференция «Деформирование и разрушение композиционных материалов и конструкций» (г. Москва, ИМАШ РАН, 23 ^ 25 октября 2018 г.); IV Всероссийская научно-техническая

конференция «Полимерные композиционные материалы и производственные технологии нового поколения» (г. Москва, ФГУП ВИАМ, 18 октября 2019 г.); 19-я международная конференция «Авиация и космонавтика» (г. Москва, Московский авиационный институт, 23 ^ 27 ноября 2020 г.), 2-я международная конференция «Композиционные материалы и конструкции» (г. Москва, Московский авиационный институт, 16 ^ 18 ноября 2021 г.).

Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований нашли применение при выполнении следующих научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ:

— «Исследование механики разрушения типовых элементов аэрокосмических конструкций из композиционных материалов» в рамках исполнения государственного задания в сфере научной деятельности (шифр темы 01в-Р125-202, 2014-2016 г.);

— «Экспериментально-аналитическая отработка и внедрение методики проектирования и технологии изготовления высоконагруженных узлов перспективных аэрокосмических конструкций из композиционного материала, армированного короткими высокопрочными волокнами» (Заказчик - АО «РКЦ «Прогресс», Государственное автономное учреждение Самарской области «Центр инновационного развития и кластерных инициатив», договор № 49/ОБ/4 от 18.08.2017 г.);

— «Разработка математических моделей контактного взаимодействия композиционных материалов различных типов в гибридных конструкциях» в рамках исполнения государственного задания в сфере научной деятельности (код проекта 9.6147.2017/БЧ, шифр темы 01в-Р128-202, 2017-2019 г.);

— «Разработка технических требований к композиционным клеевым материалам и оптимизация конструктивно-технологического облика трёхслойных сотовых панелей пола для снижения весовых характеристик, исследование свойств образцов панелей пола» в рамках выполнения государственной программы Российской Федерации «Развитие авиационной промышленности на 2013-2025 годы» (Заказчик - ФГУП «ВИАМ», шифр темы 202х-147, 2018-2019 г.);

— «Исследование и разработка перспективных конструкционных и функциональных материалов с эффектами молекулярного распознавания, связывания, катализа, разделения и средств математического моделирования механического поведения материалов с учётом физической нелинейности» в рамках исполнения государственного задания в сфере научной деятельности (код проекта FSSS-2020-0016, шифр темы 15в-Р129-202, 2020-2022 г.);

— «Проведение испытаний образцов композиционных материалов и конструкций» (Заказчик - АО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», договор №162/21 от 24.01.2022 г.).

Публикации

Результаты диссертации опубликованы в 17 работах: четыре статьи в научных изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России [1, 2, 3, 4]; семь статей в научных изданиях, индексируемых базами Scopus [5, 6, 7, 8, 9, 10, 11]; шесть статей в прочих изданиях [12, 13, 14, 15, 16, 17], в том числе пять работ опубликовано в материалах и трудах Международных и Всероссийских конференций [12, 13, 14, 16, 17]. Получено четыре свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ [18, 19, 20, 21] и один патент [22], зарегистрированные в Федеральной службе по интеллектуальной собственности Российской Федерации.

Личный вклад автора

Все результаты, представленные в диссертации, получены автором самостоятельно или при его непосредственном участии. Разработка и реализация методики цифрового конструкторско-технологического проектирования кронштейнов выполнена при непосредственном участии автора. Реализация методики определения упругих характеристик слоистых композитов в виде специализированной программы TexProp, её тестирование и апробация осуществлены автором лично. Все результаты экспериментальных исследований упруго-прочностных характеристик композиционных материалов получены лично автором или при его непосредственном участии. Обработка и анализ результатов испытаний, разработка и отработка математических моделей

слоистого композиционного материала выполнены автором лично. Проектирование, изготовление и испытания опытного образца композитного кронштейна навески интерцептора выполнено совместно с сотрудниками лаборатории композиционных материалов и конструкций Самарского университета под руководством автора. Совместно полученные результаты представлены с согласия авторов.

Объём и структура работы

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка литературы из 106 наименований. Основное содержание работы изложено на 166 страницах машинописного текста, включает 120 рисунков, 19 таблиц.

Соответствие работы паспорту научной специальности

В соответствии с формулой специальности 2.5.13. Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов разработаны новые и усовершенствованы существующие методы принятия проектно-конструкторско-технологических решений на ранних стадиях проектирования пространственно-нагруженных деталей из слоистых полимерных композиционных материалов. Полученные результаты соответствуют следующим пунктам направлений исследований паспорта научной специальности: «1. Разработка методов проектирования и конструирования, математического и программно-алгоритмического обеспечения для выбора оптимальных облика и параметров, компоновки и конструктивно-силовой схемы, агрегатов и систем ЛА с учётом особенностей технологии изготовления и отработки, механического и теплового нагружения, взаимосвязи ЛА с наземным (космическим планетарным) комплексом, неопределённости реализации проектных решений», «5. Разработка методов, моделей и программного обеспечения для принятия оптимальных решений проектно-конструкторских задач при заданных ограничениях с учётом их компромиссного характера, риска и различимости сравниваемых вариантов изделий (процессов), в том числе, для космических планетных баз».

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ СОЗДАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ СЛОИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ

В данной главе приведён обзор современного состояния теории и практики создания конструкций из слоистых композиционных материалов. Рассматриваются методы определения физико-механических характеристик слоистых тканевых композитов, необходимых и достаточных для адекватного математического моделирования композитных конструкций. Обсуждаются современные композиционные материалы и перспективные технологии изготовления, представляющие интерес для создания кронштейнов сложной формы. Рассматриваются особенности проектирования и расчёта на прочность конструкций из слоистых композиционных материалов. Глава завершается формулировкой цели и задач исследования.

1.1 Применение слоистых композиционных материалов в авиационных конструкциях

Многолетняя отечественная и зарубежная практика самолётостроения показывает, что более 80% инновационных разработок в данной отрасли базируется на внедрении новых конструкционных материалов и технологий их производства [23, 24]. Применение композиционных материалов позволяет существенно снизить массу конструкции на величину порядка 20-25%, улучшить технические характеристики, повысить ресурс до 60 тыс. ч., снизить материалоёмкость производства и стоимость жизненного цикла изделий на 15-20% [25, 26].

В настоящее время массовая доля композиционных материалов в силовых конструкциях планера современных пассажирских самолётов с каждым годом увеличивается [27]. Например, доля композиционных материалов в конструкции планера самолёта Boeing 787 (США) достигает 53%, Airbus A350 - 50%, Airbus A380 - 37%, MC-21 - 32% [28] (рисунок 1.1).

1040 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 Рисунок 1.1 - Изменение массовой доли ПКМ в конструкции планера самолёта

При этом необходимо отметить, что при изготовлении несущих конструкций планера самолёта наиболее часто используются слоистые полимерные композиционные материалы (СПКМ) (рисунок 1.2).

а)

б)

Распределение материалов |31% КМ

2% Стекло 12% Эмаль |3% ТЗИ

44% Алюминиевые сплавь* | б % Ти та новы е с гита вы Стали

|4% Прочие материалы

Распределение ПКМ

■ 76*) А 12.3ВК D

et

б.МЧ от

jT

i/ll

Biß* ,

1 о ^ AjßJ J

в)

а - Boeing 787 Dremliner; б - Sukhoi SuperJet-100; в - МС-21 [28] Рисунок 1.2 - Доля КМ в конструкции планера самолёта

Слоистые полимерные композиционные материалы представляют собой композиции на основе непрерывных армирующих материалов и полимерных связующих - реактопластов и термопластов. В качестве армирующего материала могут выступать непрерывные высокопрочные и/или высокомодульные волокна в виде различных текстильных форм. В качестве связующего (матрицы) в авиастроении наибольшее распространение получили эпоксидные, полиэфирные смолы, а также термопластичные связующие.

Особенностью слоистых полимерных композиционных материалов является то, что они позволяют целенаправленно изменять внутреннею структуру материала в составе конструкции, что приводит к изменению локальных механических свойств разрабатываемого изделия. Использование этой возможности позволяет на ранних стадиях проектирования создавать эффективные в силовом и весовом отношении конструкции, так как это позволяет адаптировать локальные свойства материала элементов конструкции к особенностям их силовой работы.

Однако сфера применения слоистых полимерных композиционных материалов, армированных непрерывными волокнами пока ещё ограничена тонкостенными несущими конструкциями типа крыла, фюзеляжа, оперения. Это связано с тем, что армирующие материалы СПКМ состоят из набора пучков волокон, обладающих гибкостью, и могут принимать форму криволинейной поверхности. Кроме того, армирующие материалы на основе непрерывных высокопрочных и высокомодульных волокон можно изгибать в плоскостях, ортогональных плоскости слоя, что позволяет создавать конструкции в виде профилей открытого сечения. Наряду с этим технологический процесс укладки армирующего материала имеет аддитивный характер. Это позволяет создавать конструкции, в которых имеются сопряжения элементов без применения разъёмных и неразъёмных соединений. Вследствие чего нет необходимости в организации дополнительных усилений для размещения крепёжных элементов. Преимуществом таких конструкций, также называемых интегральными, по сравнению со сборными является меньшая масса.

Например, в состав кессона крыла самолёта МС-21 входят подкреплённые монолитные панели из слоистого углепластика (рисунок 1.3) [28]. Конструкция данных панелей состоит из обшивки, имеющей переменную толщину по размаху, и набора подкрепляющих рёбер. Панели изготавливаются путём автоматизированной выкладки сухой углеродной ленты в формообразующую оснастку с последующей его пропиткой связующим методом вакуумной инфузии [29]. Это позволяет создавать монолитную крупноразмерную панель крыла без разбиения на отдельные сегменты (секции), что повышает весовую эффективность конструкции в целом. При этом способность СПКМ принимать форму оснастки позволяет минимизировать отклонения наружной поверхности панели от теоретического контура крыла.

Рисунок 1.3 - Композитная панель крыла самолёта МС-21

Ещё один пример интегральной конструкции, выполненной из слоистого полимерного композиционного материала, - интерцептор самолёта 8икИо1 Биреце! 100. Данный агрегат состоит из замкнутого контура верхней и нижней обшивок, внутри которого размещён продольный силовой набор в виде стенок (рисунок 1.4) [30]. Многостеночная конструкция интерцептора и технология его изготовления (рисунок 1.5) предложены в Казанском авиационном институте под руководством профессора В.И. Халлиулина [31]. Уникальность этого изделия заключается в том, что оно изготовлено за один цикл методом ЯТМ-формования.

Рисунок 1.4 - Фрагмент композитного интерцептора самолёта 881-100

Рисунок 1.5 - Внутренняя структура композитного интерцептора Перечисленные примеры относятся к классу конструкций внешних поверхностей, воспринимающих, в основном, распределённые аэродинамические силы. Однако в авиационных конструкциях присутствует существенный класс деталей - кронштейны и фитинги, воспринимающие сосредоточенные усилия (рисунок 1.6).

а - кронштейн навески элерона МиГ-15; б - кронштейн навески закрылка Ту-154 Рисунок 1.6 - Кронштейны навески элементов механизации крыла

Основная особенность кронштейнов навески заключается в том, что зачастую они имеют трёхмерную силовую схему (ферменную (рисунок 1.6, а) или балочную (рисунок 1.6, б)) и, как правило, располагаются в стеснённых объёмах. Кроме того, в конструкции кронштейнов имеется множество нерегулярных зон (например, Т- и L-образных переходов между проушинами и подошвой кронштейна), которые приводят к возникновению объёмного напряженно-деформированного состояния.

В составе конструкций сложной формы анизотропные свойства слоистых композитов, как правило, реализуются не в полной мере. Это связано с тем, что высокие механические характеристики волокнистых СПКМ наиболее эффективно реализуются при нагружении в плоскости слоёв. В случае действия нагрузок перпендикулярно плоскости слоёв, основная часть усилий воспринимается связующим, прочностные свойства которого на порядок ниже прочности волокон. В процессе эксплуатации действие поперечных сил может привести к такому виду разрушения композитной конструкции, как расслоение. При этом процесс инициирования внутренних повреждений в слоистых полимерных композиционных материалах имеет достаточно сложный и прогрессирующий характер.

В связи с этим возникает необходимость в использовании достаточно подробных моделей материала, которые учитывали бы анизотропию свойств слоистого композита. Как следствие, это приводит к увеличению числа проектных переменных, описывающих управляемую анизотропию (здесь и далее - структурные характеристики), что в конечном счёте существенно усложняет процесс нахождения оптимальной конструкции.

Поэтому в данной работе, связанной с повышением достоверности проектирования пространственно-нагруженных конструкций, предусмотрено выполнение анализа влияния полноты набора упругих характеристиках слоистого композита на результаты расчёта напряжённо-деформированного состояния конечного изделия.

1.2 Физико-механические характеристики слоистых полимерных композиционных материалов

В рамках задачи повышения конкурентоспособности, а также весовой и экономической эффективности использования композиционных материалов (КМ) в современных силовых конструкциях возникает ряд вопросов, связанных с повышением точности прогнозирования их несущей способности. Решение данных вопросов является одним из важнейших аспектов технологии «точного проектирования» [32].

Исходными данными для проектирования композитных конструкций являются механические характеристики материала. Использование ряда известных критериев прочности показывает, что задание достоверных значений упругих и прочностных характеристик на начальном этапе разработки изделия оказывает существенное влияние на конечный результат проектирования. Наиболее точным и надёжным способом определения свойств материалов является эксперимент.

К настоящему моменту имеется многолетний мировой опыт механических испытаний материалов, в том числе и композиционных. Этот опыт унифицирован и стандартизирован в различных национальных и мировых стандартах испытаний - ГОСТ, ОСТ, ASTM, ISO.

В исследовании [33] приведены результаты сравнения стандартов испытаний для проведения механических испытаний композиционного материала на сжатие по методикам ГОСТ, ATSM и ISO. Результаты показали, что наименьший разброс значений позволяет получить методика испытаний по ASTM. Поэтому в дальнейшем в данной работе при выборе методик проведения механических испытаний СПКМ выбор сделан в пользу стандартов ASTM (список использованных обозначений представлен на странице 148):

— ASTM D3039 [34] для определения пределов прочности [a1 ]+ и [а2 ]+, модулей упругости E1 и E2, коэффициента Пуассона ц12 при растяжении плоских прямоугольных образцов размером (250 ± 1,0)х (25 ± 0,5) мм;

— ASTM D3410 [35] для определения пределов прочности ^] и [а2 ]

при сжатии плоских прямоугольных образцов размером (140 ± 1,0) х (10 ± 0,5) мм;

— ASTM D3518 [36] для определения модуля сдвига С\2 при испытаниях на растяжение плоских прямоугольных образцов размером (250 ± 1,0)х(25± 0,5) мм с армированием ±45°;

— ASTM D7078 [37] для определения предела прочности [т!2 ] при сдвиге

образцов типа «бабочка» с размерами (76 ± 1,0)х (56 ± 0,5) мм;

— ASTM D6415 [38] для определения предела прочности слоистого композита в трансверсальном направлении (перпендикулярно плоскости слоёв)

[а3 ]+ при четырёхточечном изгибе криволинейно-анизотропной балки;

— ASTM D2344 [39] для определения пределов прочности [т13 ] и [т23]

при испытаниях специальных образцов с надрезами на межслоевой сдвиг.

Определение механических характеристик, связанных с межслоевым взаимодействием, обладает определённой трудностью. Например, для определения модуля упругости слоистого полимерного композиционного материала в трансверсальном направлении Е3 единого стандартизированного метода не существует.

Необходимо отметить, что на сегодняшний день экспериментальное определение трансверсальных упругих характеристик Е3, 023, 013, ц23, ц,13, которые необходимы для адекватного описания объёмного напряжённо-деформированного состояния композитных конструкций, требует значительных затрат или вовсе невозможно. Поэтому в данной работе для их определения предлагается воспользоваться численными моделями слоистого композиционного материала, в частности, в виде идеи «представительной ячейки» [40, 41].

Ещё одной из важнейших характеристик для описания внутренней структуры материала является объёмное содержание волокон в связующем. При

этом данная характеристика в значительной мере зависит от характеристик выбранной технологии изготовления.

Существует несколько методов экспериментального определения объёмного содержания волокон в связующем. Основная суть данных подходов заключается в удалении связующего с помощью растворителей или путём выжигания. В первом случае в качестве растворителей могут использоваться ацетон, дихлоридметан, диметилформамид, метилизобутилкетон [42], что требует специального оснащения лаборатории и высокой квалификации исполнителей. Во втором случае композиционный материал нагревается до температур свыше 500 С и выдерживается в течение определённого времени. В целом, оба метода эффективны, но являются достаточно трудоёмкими и ресурсозатратными.

Альтернативный способ определения объёмного содержания волокон в связующем заключается в анализе цифровых микроскопических снимков поперечных сечений композиционного материала. В данном случае определить эту объёмное содержание волокон можно путём обработки цифровых полутоновых микроизображений элементарных образцов слоистого композита [43].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Павлов Александр Александрович, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Комаров, В.А. Цифровое проектирование термо-размеростабильных конструкций из слоистого углепластика / В.А.Комаров, Е.А. Кишов, О.Г. Лайкова, А.А. Павлов // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. - 2021. - Т.20, № 2. -С. 63-70.

2. Комаров, В.А. Разработка требований к механическим характеристикам композиционного материала с учётом области применения /

B.А. Комаров, Е.А. Кишов, К.Е. Куцевич, А.А. Павлов, С.А. Павлова, Т.Ю. Тюменева // Клеи. Герметики. Технологии. — 2020. — № 2. — С. 13-19.

3. Комаров, В.А. Экспериментально-аналитическое определение упругих характеристик слоистого тканевого композита / В.А. Комаров, А.А. Павлов, С.А. Павлова // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. - 2022. - Т.21, № 2. -

C. 65-79.

4. Павлов, А.А. Конструкторско-технологическое проектирование деталей из слоистых тканевых композитов / А.А. Павлов // Онтология проектирования. - 2022. - Т.12, № 3 (45). - С. 393-404

5. Pavlov, A.A. Determination of fibers volume fraction in layered composite materials by optical methods / A.A. Pavlov, V.A. Komarov // Computer Optics. - 2022. - Vol. 46(3). - p. 473-478. DOI: 10.18287/2412-6179-C0-1068.

6. Pavlov, A.A. Experimental study of nonlinearity of the mechanical properties of layered woven CFRP // S.A. Pavlova, E.A. Kishov, A.A. Pavlov, S.E. Selivanov // Journal of Physics: Conference Series. - 2021. - Vol. 1925. - 9 p. DOI: 10.1088/1742-6596/1925/1/012023

7. Cherniaev, A. Prediction of Load-Dearing Capacity of Composite Parts with Low-Velocity Impact Damage: Identification of Intra- and Inter-Ply Constructive Models / A. Cherniaev, V. Komarov, A. Pavlov, S. Pavlova // Applied Mechanics. -2020. - Vol. 1, Issue 1. - pp.59-78. D0I:10.3390/applmech1010005.

8. Komarov, V.A. Development of carbon/epoxy composite bracket for housing sensitive element of spacecraft / V.A. Komarov, A.A. Pavlov, S.A. Pavlova // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — 2019. — Vol. 683. Issue 1. - 6 p. DOI: 10.1088/1757-899X/683/1/012088.

9. Komarov, V.A. Application Designing Additive Structures / V.A. Komarov, A.A. Pavlov, S.A. Pavlova // Procedia Engineering. - 2017. - Vol. 185. - p.131-138.

10. Komarov, V.A. Reinforcement of Aerospace Structural Elements Made of Layered Composite Materials / V.A. Komarov, A.A. Pavlov, S.A. Pavlova, R.V. Charkviani // Procedia Engineering. - 2017. - Vol. 185. - p.126-130.

11. Pavlova, S.A. Interlaminar Strength and Stiffness of Layered Composite Materials / S.A. Pavlova, A.A. Pavlov, R.V. Charkviani // Procedia Engineering. -2017. - Vol. 185. - p.168-172.

12. Павлов, А.А. Численно-экспериментальный анализ нелинейного напряжённо-деформированного состояния композитных проушин в испытаниях на растяжение / А.А. Павлов, Е.А. Кишов, Е.И. Куркин, С.А. Павлова // 2-я международная конференция «Композиционные материалы и конструкции». Москва. Московский авиационный институт. - 2021. - с. 24-25.

13. Кишов, Е.А. Экспериментальное исследование нелинейности механических характеристик слоистых тканевых углепластиков с перекрестной структурой армирования / Е.А. Кишов, А.А. Павлов, С.А. Павлова, С.Е. Селиванов // 19-я международная конференция «Авиация и космонавтика». Москва. Московский авиационный институт. - 2020. - с. 781-782.

14. Cherniaev, A. Prediction of Load-Bearing Capacity of Composite Cylinder with Impact Damage / A. Cherniaev, V. Komarov, A. Pavlov, S. Pavlova // 12th European LS-DYNE Conference. Koblenz. Germany. - 2019. - 11 pp.

15. Комаров, В.А. Проектирование, изготовление и испытания конструкций сложной формы из слоистых полимерных композиционных материалов / В.А. Комаров, А.А. Павлов, С.А. Павлова // Третья международная

конференция «Деформирование и разрушение композиционных материалов и конструкций». Москва. ИМАШ РАН. - 2018. - с. 64-66.

16. Павлов, А.А. Экспериментально-аналитическое исследование трансверсальной прочности слоистых полимерных композиционных материалов / С.А. Павлова, А.А. Павлов // Третья международная конференция «Деформирование и разрушение композиционных материалов и конструкций». Москва. ИМАШ РАН. - 2018. - с. 87-90.

17. Павлов, А.А. Проектирование пространственно-нагруженного кронштейна из слоистого полимерного композиционного материала / С.А. Павлова, А.А. Павлов // LXVIII Молодежная научная конференция Самарского университета. Самара. Самарский университет. - 2018. - с. 63.

18. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2015615110RU. Программа CBS_Stress анализа экспериментальных данных испытательной изогнутой балки / В.А. Комаров, А.А. Павлов, Р.В. Чарквиани. Правообладатель: федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет». Заявлено 17.02.2015; опубликовано 07.05.2015.

19. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2021611245RU. Программа CFRP_Nonlinear Analysis анализа физической нелинейности механических характеристик слоистых композитов /

B.А. Комаров, Е.А. Кишов, А.А. Павлов. Правообладатель: федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования «Самарский национальный исследовательский университет имени академика

C.П. Королева». Заявлено 11.01.2021; опубликовано 25.01.2021.

20. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2022613677RU. Программа TexProp для численного определения упругих констант ортотропных тканевых композитов / В.А. Комаров, А.А. Павлов, С.А. Павлова. Правообладатель: федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования «Самарский национальный

исследовательский университет имени академика С.П. Королева». Заявлено 22.12.2021; опубликовано 15.03.2022.

21. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2022631678RU. Программа NLComp для прочностного расчёта композитных конструкций с учётом нелинейного поведения материалов / В.А. Комаров, Е.А. Кишов, А.А. Павлов, С.А. Павлова, Т.Р. Фархутдинова. Правообладатель: федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева». Заявлено 22.12.2021; опубликовано 15.03.2022.

22. Патент RU 2646007С1. Способ армирования слоистых полимерных композиционных материалов короткими частицам/ В.А. Комаров, А.А. Павлов, Р.В. Чарквиани, М.А. Полушкин. Правообладатель: федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева». Заявлено 10.01.2017; опубликовано 28.02.2018.

23. Каблов, Е.Н. России нужны материалы нового поколения / Е.Н. Каблов// Редкие земли. - 2014. - №3. - С. 8-13.

24. Дежина, И. Перспективные производственные технологии: новые акценты в развитии промышленности / И. Дежина, А. Пономарев // Форсайт. -М.: ВШЭ. - 2014. - Т.8, №2. - С. 16-29.

25. Гришин, В.И. Прочность и устойчивость элементов и соединений авиационных конструкций из композитов / В.И. Гришин, А.С. Дзюба, Ю.И. Дударков. - М.: Издательство физико-математической литературы, 2013. -272 с.

26. Мэттьюз, Ф. Мир материалов и технологий. Композиционные материалы. Механика и технология / Ф. Мэттьюз, Р. Роллингс. - М.: Техносфера. - 2004. - 408 с.

27. Smurov, M.Y. Comparative Analysis of Innofative Materials Application in Aircraft Building of Different Countries / M.Y. Smurov, A.V. Gubenko,

T.Y. Ksenofontova, V.G. Staroselets // International Journal of Applied Engineering Research. — 2017. — Vol. 12. Issue 3. -p. 394-401.

28. Савин, С.П. Применение современных полимерных композиционных материалов в конструкции планера самолетов семейства МС-21 / С.П. Савин // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2012. - Т.14, №4(2). - с.686-693.

29. Dipen, K.R. Recent Progress of Reinforcement Materials: A Comprehensive overview of Composite Mateirals / K.R. Dipen, D.P. Durgesh, K. Raviden, I.P. Catalin // Journal pf Materials Research and Technology. - 2019. -Vol.8. Issue 6. - p. 6354-6374.

30. Комаров, В.А., Топологическая оптимизация в проектировании высоконагруженных узлов авиационных конструкций/ В.А. Комаров, Е.А. Кишов, Р.В. Чарквиани // Общероссийский научно-технический журнал "Полет". — 2018. — № 8. — С. 16-23.

31. Халиулин, В.И. Анализ применения инновационных методов для производства интегральных конструкций из композитов / В.И. Халиулин, В.В. Батраков // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. -2016. - №3. - С. 129-133.

32. Комаров, В.А. Точное проектирование / В.А. Комаров // Онтология проектирования. - 2012. - Т.3. - с. 8 - 23.

33. Мельников, Д. Сравнение стандартов для проведения механических испытаний на сжатие стеклопластиков // Сборник «Труды ВИАМ». - 1978 -№3(51) - c. 55-64.

34. ASTM D3039/D3039M. Standard Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials. -ASTM International, 2008. - 16 p.

35. ASTM D3410/D3410M. Standard Test Method for Compressive Properties Polymer Matrix Composite Materials with Unsupported Gage Section by Shear Loading. -ASTM International, 2008. - 16 p.

36. ASTM D3518/D3518M-08. Standard Test Method for In-Plane Shear

Response of Polymer Matrix Composite Materials by Tensile Test of a ±45° Laminate. -ASTM International, 2008. - 7 p.

37. ASTM D7078-11. Standard Test Method for Shear Properties of Composite Materials by V-Notched Rail Shear Method. -ASTM International, 2011. - 13 p.

38. ASTM D6415/D6415M. Standard Test Method for Measuring the Curved Beam Strength of a Fiber-Reinforced Polymer-Matrix Composite-ASTM International, 2011. - 13 p.

39. ASTM D2344 / D2344M. Standard Test Method for Short-Beam Strength of Polymer Matrix Composite Materials and Their Laminates Annual Book of ASTM Standards. -ASTM International, 2011. - 9 p.

40. Verpoest I., Lomov S.V., Huysmans G., Ivens J. Modelling the processing and properties of textile composites: an integrated approach // 9th European Conference on Composite Materials 2000 (July, 5-6, 2000, Brighton).

41. Lomov S.V., Huysmans G., Luo Y., Parnas R.S., Prodromou A., Verpoest I.,Phelan F.R. Textile composites: modelling strategies // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2001. V. 32, no 10. P. 1379-1394. D0I:10.1016/S1359-835X(01)00038-0.

42. ГОСТ Р 56796—2015 Метод определения содержания исходных компонентов в препреге.

43. Gommer F, Endruweit A, Long A. Quantification of micro-scale variability in fibre bundles. J Compos. Part A Appl. Sci. Manuf. 2016; 87:131-137. D0I:10.1016/j.compositesa.2016.04.019.

44. Otsu N. A threshold selection method from gray-level histograms. IEEE Trans Syst Man Cybern 1979; 9(1): 62- 66. DOI: 10.1109/tsmc.1979.4310076.

45. Shi Z, Setlur S, Govindaraju V. Digital image enhancement using normalization techniques and their application to palm leaf manuscripts. 2005. Source: https://cedar.buffalo.edu/~zshi/Papers/kbcs04 261 .pdf.

46. Sauvola J, Pietikäinen M. Adaptive document image binarization. Pattern Recognition 2000; 33(2): 225-236. DOI: 10.1016/s0031-3203(99)00055-2.

47. Su B, Lu S, Tan C, Binarization of historical document images using the local maximum and minimum. ACM International Conference Proceeding Series (2010): 159-165. DOI: 10.1145/1815330.1815351.

48. Castellanos F.J, Gallego A.J, A selectional auto-encoder approach for document image binarization. Pattern Recognition 2019; 86:37-47. DOI: 10.1016/j.patcog.2018.08.011.

49. Pastor-Pellicer J, España-Boquera S, Zamora-Martínez F, Zeshan Afzal M, Castro-Bleda M.J. Insights on the use of convolutional neural networks for document image binarization. Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics). 2015; Part II 9095: 115-126. DOI: 10.1007/978-3-319-19222-2_10

50. X. Peng, H. Cao, P. Natarajan, Using convolutional encoder-decoder for document image binarization. in: 14th IAPR International Conference on Document Analysis and Recognition, 2017: 708-713. DOI: 10.1016/j.patcog.2018.08.011.

51. Rehman A, Saba T. Neural networks for document image preprocessing: State of the art. Artificial Intelligence Review, 2014; 42 (2): 253-273. DOI: 10.1007/s 10462-012-9337-z.

52. Niu, Michael C.Y. Composite Airframe Structures: Practical Design Information and Data / Michael C.Y. Niu. - CONMILIT PRESS LTD, 1992. - 686 p.

53. Васильев, В.В. Механика конструкций из композиционных материалов / В.В. Васильев. - М., Машиностроение, 1988. - 272с.

54. Cherouat A. Geometrical and mechanical draping of composite fabric / A. Cherouat, H. Borouchaki, J.-L. Billoet // HERMÈS, LAVOISIER. - 2005. -Vol. 14 (6-7) - pp.693-707.

55. Schirmaier, F.J. Characterization of the draping behavior of unidirectional non-crimp fabrics / F.J. Schirmaier, K.A. Weidenmann, L. Karger, F. Henning // Composites: Part A. - 2016. - Issue 80. - p. 28-38.

56. Bruyneel, M. Madelling and Simulating Progressive Failure in Composite Structures for Automotive Applications / M. Bruyneel // SAE World Congress Conference Paper. - 2014. - 7 p.

57. Батаев, А.А. Композиционные материалы: строение, получение, применение / А.А. Батаев, В.А. Батаев. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002.

- 384 с.

58. Ендогур, А.И. Проектирование авиационных конструкций. Проектирование конструкций деталей и узлов / А.И. Ендогур. - М.: Изд-во МАИ, 2013. - 556 с.

59. Сухарев, И.П. Прочность шарнирных узлов машин / И.П. Сухарев -М.: Машиностроение, 1977. - 168 с.

60. Сироткин, О.С. Технология и механика соединений / О.С. Сироткин, Б.В. Литвинов, В.И. Гришин. - М.: Арктика, 2000. - 315 с.

61. Carello, M. Building Block Approach' for Structural Analysis of Thermoplastic Composite Components for Automotive Applications / M. Carello, N. Amirth, A.G. Airale, M. Monti, A. Romeo // Applied Composite Materials. - 2017.

- Vol.24 - p. 1309-1320.

62. Абрамов, В.И. Организационно технические аспекты применения МКЭ в проектировании самолётов / В.И. Абрамов, Е.А. Иванова, В.А. Комаров, В.П. Пересыпкин // Методы исследования и разработок конструкций самолётов.

- М.: МАИ, 1982. - с. 21-24.

63. ANSYS Workbench Documentation (ANSYS Help Viewer).

64. SHELL181 Element Description. https://www.mm.bme.hu/~gyebro/files/ans_help_v182/ans_elem/Hlp_E_SHELL 181. html.

65. SOLID185 Element Description. https://www.mm.bme.hu/~gyebro/ files/ans_help_v 182/ans_elem/Hlp_E_SOLID 185.html.

66. Викарио, А., Толанд Р. Критерии прочности и анализ разрушения конструкций из композиционных материалов // Сборник «Композиционные материалы». - М.: Машиностроение. - 1978 - Т8. - c. 62-107.

67. Башаров, Е.А. Метод расчёта многослойного пакета из полимерного композиционного материала с учётом выбора критерия прочности / Е.А. Башаров, А.П. Ерков // Общероссийский научно-технический журнал «Полёт». - 2018. - Т.6. - с. 39-53.

68. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич. -М.: Мир. - 1975. - 238 с.

69. Исследование механики разрушения типовых элементов аэрокосмических конструкций из композиционных материалов: отчёт о НИР / Комаров В.А. - Самара: СГАУ, 2015. - 40 с.

70. Исследование и разработка перспективных конструкционных и функциональных материалов с эффектами молекулярного распознавания, связывания, катализа, разделения и средств математического моделирования механического поведения материалов с учётом физической нелинейности: отчёт о НИР / Комаров В.А. - Самара, 2020. - 266 с.

71. Bank D, Koenigsteain N, Giryes R. Autoencoders. Source:

< https://www.researchgate.net/publication/ 339945889_Autoencoders >.

72. About Keras. The Functional API. Source: <https://keras.io/guides/functional_api/ >.

73. About Keras. Keras API reference: Convolution 2D layers. Source:

< https://keras.io/api/layers/convolution _layers/convolution2d/ >.

74. Turchenko V, Luczak A. Creation of a deep convolutional auto-encoder in caffe. Source: < https://www.researchgate.net/publication/286302172_ Creation_of_a_Deep_Convolutional_Auto-Encoder_in_Caffe>.

75. About Keras. Keras API reference: MaxPooling2D layer. Source: <https://keras.io/api/layers/pooling_layers/ max_pooling2d/>.

76. About Keras. Keras API reference: UpSampling2D layer. Source:

< https://keras.io/api/layers/reshaping_layers/ up_sampling2d/>.

77. About Keras. Keras API reference: Optimizers_Adam. Source:

< https: //keras. io/api/optimizers/adam/>.

78. Kingma D, Ba J. Adam: A method for stochastic optimization. Source: <https://www.researchgate.net/publication/269935079_Adam_A_Method_f or_Stochastic_Optimization>.

79. Vignoli L.L., Savi M.A., Pacheco P.M.C.L., Kalamkarov A.L. Comparative analysis of micromechanical models for the elastic composite laminae // Composites Part B: Engineering. 2019. V. 174. DOI: 10.1016/j.compositesb.2019.106961.

80. Chamis C. Mechanics of composite materials: past, present, and future // Journal of Composites Technology & Research. 1989. P. 3-14. DOI: 10.1520/CTR10143J.

81. Huang Z.-M. Micromechanical prediction of ultimate strength of transversely isotropic fibrous composites // International Journal of Solids and Structures. 2001. - V. 38. P. 4147-4172. D0I:10.1016/S0020-7683(00)00268-7.

82. Gommer F. Quantification of micro-scale variability in fibre bundles // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2016. V. 87. P. 131-137. D0I:10.1016/j.compositesa.2016.04.019.

83. Brown L.P., Endruweit A., Long A. Jones I.A. Characterisation and modelling of complex textile geometries using TexGen // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. V.406. P.012024. DOI:10.1088/1757-899X/406/1/012024.

84. Sherburn M. Geometric and Mechanical Modelling of Textiles. PhD. Nottingham, 2007. 271 p.

85. Matveev M.Y., Long A., Brown L.P. Effects of layer shift and yarn path variability on mechanical properties of a twill weave composite // Journal of Composite Materials. 2016. V. 51. P. 1-13. DOI:10.1177/0021998316655870.

86. Frey P., Sarter B. Gautherie M. Fully automatic mesh generation for 3D domains based upon voxel sets // International Journal of Numerical Methods in Engineering. 1994. V.37. P. 2735- 2753. DOI:10.1002/NME.1620371604.

87. Cao Y., Feng Yu., Wang W., Wu D. Estimation of Lamina Stiffness and Strength of Quadriaxial Non-Crimp Fabric Composites Based on Semi-Laminar Considerations // Applied Sciences. V.6. P. 1-17. D0I:10.3390/app6090267.

88. ASTM Test Method D 8067 - 08. Standard Test Method for In-Plane Shear Properties of Sandwich Panels Using a Picture Frame Fixture. American Society for Testing and Materials, 2008. 12 р.

89. Lekhnitskii, S.G. Anisotropic plates [Text]/ S.G. Lekhnitskii, S.W. Tsai, T. Cheron. - USA: Gordon and Beach Science Publishers, 1987. -546 p.

90. Комаров, В.А. Расчётно-экспериментальный анализ прочности изделий из эпоксидного тканевого углепластика / В.А. Комаров, Е.А. Кишов, Р.В. Чарквиани, А.А. Павлов // Вестник СГАУ. - 2015. - №2, Т.14. - с.106-112.

91. Комаров, А.А. Основы проектирования силовых конструкций / А.А. Комаров. - Куйбышевское книжное издательство, 1965. - 88 с.

92. Vasiliev, V.V. Optimal Design: Theory and Applications to Materials and Structures / V.V. Vasiliev, Z. Gurdal. - CRC Press, 1999. - 320 p.

93. Комаров, В.А. Прогнозирование и контроль массы авиационных конструкций с использованием критерия силовой фактор / В.А. Комаров, А.В. Гуменюк // Общероссийский научно-технический журнал «Полёт». - 2003, №6. - С. 24-30.

94. Комаров, В.А. Безразмерный критерий силового совершенства конструкций / В.А. Комаров // Механика твёрдого тела. - 2018, №4. - С. 34-37.

95. Перельмутер, А.В. Задачи синтеза в теории сооружений (краткий исторический обзор) / А.В. Перельмутер // Строительные конструкции, здания и сооружения, 2011. - С. 1-37.

96. Малков, В., Оптимизация упругих систем / B.M. Малков, А.Г. Угодников. - М.: Наука, 1981. - 288 с.

97. Есипов, Б.А. Методы оптимизации и исследование операций / Б.А. Есипов. - Изд-во: Самар. гос. аэрокосм. Ун-т. - 2007. - 180 с.

98. Комаров, В. А. Проектирование силовых схем авиационных конструкций / В.А. Комаров // Актуальные проблемы авиационной науки и техники. - М.: Машиностроение, 1984.- С. 114-129.

99. Bendsoe, M.P. Topology Optimization: Theory, Methods and Applications / M.P. Bendsoe, O. Sigmund // New York: Springer. - 2003. - 271 p.

100. Вейсхаар, Т.А. Человеческий фактор в проектировании авиационных конструкций / Т.А. Вейсхар, В.А. Комаров // Общероссийский научно-технический журнал «Полёт». - 1998, №1. - С. 17-23.

101. Комаров, В.А. Проектирование силовых аддитивных конструкций: теоретические основы / В.А. Комаров / Онтология проектирования. - 2017. -Т. 7, №2(24). - С. 191-206.

102. Grebenisan, G., The multi-objective genetic algorithm optimization, of a superplastic forming process, using ansys / N. Salem // MATEC Web of Conferences. 126. -2017. - 35 p.

103. Черняев, А.В. Оптимизация элементов авиационных конструкций из композиционных материалов в дискретной постановке: дисс. канд. техн. наук: 05.07.02/ Черняев Александр Вячеславович. - Самара: СГАУ, 2009. - 151 с.

104. Komarov V.A., Kishov E.A., Kurkin E.I. etc. Aircraft Composite Spoiler Fitting Design Using the Variable Density Model // Procedia Computer Science. — 2015. — Vol. 65. — P. 99-106.

105. Комаров, В.А. Топологическая оптимизация в проектировании высоконагруженных узлов авиационных конструкций / В.А. Комаров, Е.А. Кишов, Р.В. Чарквиани // Общероссийский научно-технический журнал «Полёт». - 2018, №8. - С. 16-23.

106. Кишов, Е.А. Автоматизация проектирования сложных высоконагруженных узлов и деталей машин на основе топологической оптимизации: дисс. канд. техн. наук: 05.13.12./ Кишов Евгений Алексеевич. -Самара: Самарский университет, 2018. - 151 с.