Расчетно-экспериментальная оценка ресурсных характеристик композитных панелей крыла самолета транспортной категории

DOI: 10.34759/vst-2020-4-21-29

Авторы

Тудупова А. Н.^*, Бобрович А. В.^**

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: ayunatudu@ya.ru
**e-mail: bobravd@gmail.com

Аннотация

Представлены основные нормативные требования, методы и процедуры расчетно-экспериментальных оценок основных ресурсных характеристик композитных панелей крыла на этапе эскизного проектирования самолета транспортной категории. Приведен пример расчетно-экспериментальных оценок безопасного ресурса и периодичности осмотров верхней композитной панели крыла транспортного самолета из ламината углепластика AS4-PW.

Ключевые слова:

слоистые полимерные композиционные материалы, усталостная долговечность, кривая усталости, оценка неразвития повреждений, безопасный ресурс, периодичность осмотров

Библиографический список

1. Авиационные правила. Ч. 25. Нормы летной год ности самолетов транспортной категории/ Межгосударственный авиационный комитет. – М.: Авиаиздат, 2009. – 267 с.

2. Дубинский В.C., Коновалов В.В., Панков А.В., Трунин Ю.П., Фейгенбаум Ю.М. Оценка допустимости повреждений и усталостной прочности конструкции РЦ-АП25.571-1А // Конкурс ЦАГИ, Жуковский, 2015.

3. 20-107B – Composite Aircraft Structure. – U.S. Department of Transportation. Federal Aviation Administration. URL: https://www.faa.gov/documentLibrary/media/Advisory_Circular/AC20-107B.pdf

4. Composite Materials Handbook. Vol 3. Polymer matrix composites materials usage, design, and analysis. – AMSC N/A AREA CMPS Distribution Statement A, Department of Defense, Philadelphia, PA, 2002.

5. Tomblin J., Seneviratne W. Determining the Fatigue Life of Composite Aircraft Structures Using Life and Load-Enhancement Factors. Final Report DOT/FAA/AR-10/6. – U.S. Department of Transportation, Federal Aviation Administration, June 2011.

6. Bakuckas J.G., Chadha R., Swindell P., Fleming M., Lin J.Z., Ihn J.B., Desai N., Espinar-Mick E., Freisthler M. Bonded Repairs of Composite Panels Representative of Wing Structure // Niepokolczycki A., Komorowski J. (eds) ICAF 2019 – Structural Integrity in the Age of Additive Manufacturing. ICAF 2019. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham, pp. 565-580. DOI: 10.1007/978-3-030-21503-3_45

7. Kawai M., Itoh N. A failure-mode based anisomorphic constant life diagram for a unidirectional carbon/epoxy laminate under off-axis fatigue loading at room temperature // Journal of Composite Materials. 2014. Vol. 48. No. 5, pp. 571–592. DOI: 10.1177/0021998313476324

8. Kawai M., Yano K. Anisomorphic constant fatigue life diagrams of constant probability of failure and prediction of P–S–N curves for unidirectional carbon/epoxy laminates // International Journal of Fatigue. 2016. Vol. 83. Part 2, pp. 323-334. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2015.11.005

9. Kawai M., Yano K. Probabilistic anisomorphic constant fatigue life diagram approach for prediction of P–S–N curves for woven carbon/epoxy laminates at any stress ratio // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2016. Vol. 80, pp. 244–258. DOI: 10.1016/j.compositesa.2015.10.021

10. Broer A.A.R. Fatigue life prediction of carbon fibre-reinforced epoxy laminates using a single S-N curve. – Master of Science Thesis, Delft University of Technology, 2018, 139 p.

11. Buimovich Y., Elmalich D. Examination of the KAWAI CLD Method for Fatigue Life Prediction of Composites // Niepokolczycki A., Komorowski J. (eds) ICAF 2019 – Structural Integrity in the Age of Additive Manufacturing. ICAF 2019. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham, pp. 399-409. DOI: 10.1007/978-3-030-21503-3_31

12. Harris B. A parametric constant-life model for prediction of the fatigue lives of fiber-reinforced plastics. – Fatigue in composites. Woodhead Publishing Ltd and CRC Press LLC, 2003. DOI: 10.1016/B978-1-85573-608-5.50025-5

13. Стрижиус В.Е. Особенности диаграмм постоянной усталостной долговечности слоистых композитов // Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. 2019. Т. 25. № 3. С. 120–132. DOI: 10.18721/JEST.25309

14. Vassilopoulos A.P. (ed.) Fatigue life prediction of composites and composite structures. – Woodhead Publishing Limited and CRC Press LLC, 2010. – 576 p.

15. Xiong J.J., Shenoi R.A. Two New Practical Models for Estimating Reliability-Based Fatigue Strength of Composites // Journal of Composite Materials. 2004. Vol. 38. No. 14, pp. 1187-1209. DOI: 10.1177/0021998304042081

16. Bendouba M., Aid A., Benguediab M. Fatigue Life Prediction of Composite Under Two Block Loading // Engineering, Technology & Applied Science Research. 2014. Vol. 4. No. 1, pp. 587-590.

17. Owen M.J., Howe R.J. The accumulation of damage in a glass-reinforced plastic under tensile and fatigue loading // Journal of Physics D: Applied Physics. 1972. Vol. 5. No. 9, pp. 137-148. DOI: 10.1088/0022-3727/5/9/319

18. Hwang W., Han K.S. Cumulative Damage Models and Multi-Stress Fatigue Life Prediction // Journal of Composite Materials. 1986. Vol. 20. No. 2, pp. 125-153. DOI: 10.1177/002199838602000202

19. Strizhius V. Fatigue life prediction of CFRP laminate under quasi-random loading // Niepokolczycki A., Komorowski J. (eds) ICAF 2019 – Structural Integrity in the Age of Additive Manufacturing. ICAF 2019. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham, pp. 423-431. DOI: 10.1007/978-3-030-21503-3_3

20. Стрижиус В.Е. Гипотеза суммирования усталостных повреждений при квазислучайном нагружении элементов композитных авиаконструкций // Деформирование и разрушение композиционных материалов и конструкций: Сборник трудов Второй международной конференции (18–20 октября 2016, Москва). – М.: Изд-во ИМАШ РАН, 2016. С. 184-186.

21. Амирьянц Г.А., Малютин В.А., Судаков В.Г., Чедрик А.В. О характеристиках прочности и аэроупругости крупномасштабной модели отсека крыла магистрального самолета // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 4. С. 51-65. DOI: 10.34759/vst-2019-4-51-65

22. Болдырев А.В. Структурная оптимизация крыльев учетом требований прочности и жесткости // Вестник Московского авиационного института. 2009. Т. 16. № 3. С. 15-21.