Оценка влияния ударных повреждений на прочность интегральных панелей из полимерных композиционных материалов при сжатии

Авиационная и ракетно-космическая техника


DOI: 10.34759/vst-2021-4-78-91

Авторы

Беззаметнов О. Н.1*, Митряйкин В. И.1**, Халиулин В. И.1***, Марковцев В. А.2****, Шаныгин А. Н.3*****

1. Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, ул. Карла Маркса, 10, Казань, 420111, Россия
2. Национальный институт авиационных технологий (НИАТ), ул. Врача Михайлова, 34, Ульяновск, 432057, Россия
3. Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская область, 140180, Россия

*e-mail: bezzametnovoleg@mail.ru
**e-mail: vmitryaykin@bk.ru
***e-mail: pla.kai@mail.ru
****e-mail: niat@mv.ru
*****e-mail: alexander.shanygin@tsagi.ru

Аннотация

Целью данной работы является экспериментальное исследование ударостойкости интегральных панелей из углепластика. Изучен характер ударных повреждений в зоне соединения обшивки и стрингера при воздействии различной энергии удара. Проведена оценка влияния этих повреждений на остаточную несущую способность панелей. Оценено влияние на ударостойкость панелей добавления дополнительных слоев полиэтиленпластика, обладающего более высокими энергопоглощающими свойствами.

Ключевые слова:

полимерные композиционные материалы, интегральные конструкции, ударные воздействия, повреждения, прочность интегральных панелей

Библиографический список

  1. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1(34). С. 3-33.
  2. Каблов Е.Н. Материалы и химические технологии для авиационной техники // Вестник Российской академии наук. 2012. Т. 82. № 6. С. 520-530.
  3. Ерасов В.С., Яковлев Н.О., Нужный Г.А. Квалификационные испытания и исследования прочности авиационных материалов // Авиационные материалы и технологии. 2012. № S. С. 440-448.
  4. Борщев А.В., Гусев Ю.А. Полимерные композиционные материалы в автомобильной промышленности // Авиационные материалы и технологии. 2014. № S2. С. 34-38.
  5. Окольникова Г.Э., Бронников Д.А., Щедрин Н.И. Использование углеродного волокна в конструкциях ветровых электростанций // Системные технологии. 2018. № 2(27). С. 60-64.
  6. Боголюбов В.С. и др. Технология производства изделий и интегральных конструкций из композиционных материалов в машиностроении // Научные редакторы А.Г. Братухин, В.С. Боголюбов, О.С. Сироткин. — М.: Готика, 2003. — 516 с.
  7. Климакова Л.А., Комиссар О.Н., Половый А.О. Проектные решения при создании размеростабильной углепластиковой рамной конструкции интегрального типа // Теория и практика технологий производства изделий из композиционных материалов и новых металлических сплавов (ТПКММ): сборник трудов Международной конференции, посвященной 250-летию МГУ им. М.В. Ломоносова (27-30 августа 2003; Москва). — М.: Знание, 2004. С. 646-651.
  8. Климакова Л.А., Комиссар О.Н. Опыт создания интегральных конструкций из ПКМ для авиационной техники // Теория и практика технологий производства изделий из композиционных материалов и новых металлических сплавов (ТПКММ): Сборник трудов Международной конференции, 2001. С. 63-72.
  9. Хмельницкий Я.А. Каркасы солнечных батарей для перспективных космических аппаратов, выполненные из полимерных композиционных материалов на основе углеродных наполнителей // Теория и практика технологий производства изделий из композиционных материалов и новых металлических сплавов (ТПКММ): сборник трудов Международной конференции (6-8 октября 2015; Москва). С. 340-346.
  10. Халиулин В.И., Батраков В.В. Опыт применения инновационных методов подготовки преформ и RTM формования интегральных конструкций // Теория и практика технологий производства изделий из композиционных материалов и новых металлических сплавов (ТПКММ): сборник трудов Международной конференции (6-8 октября 2015; Москва). С. 43-49.
  11. Шабалов А.В., Халиулин В.И. Применение современных методов подготовки преформ при создании высокоинтегрированных конструкций // Теория и практика технологий производства изделий из композиционных материалов и новых металлических сплавов (ТПКММ): сборник трудов Международной конференции (6-8 октября 2015; Москва). С. 174-180.
  12. Рач В.А., Тарасов Ю.М., Воскобойников В.Н., Малков И.В. Технология интегральной намотки пространственных ферменных конструкций космических аппаратов из углепластика // Теория и практика технологий производства изделий из композиционных материалов и новых металлических сплавов (ТПКММ): сборник трудов Международной конференции, 2005. С. 425-429.
  13. Халиулин В.И., Батраков В.В. Технология производства изделий из композитов: технология интегральных конструкций: учебное пособие. — Казань : Изд-во КНИТУ-КАИ. 2018. — 192 с.
  14. Бойчук А.С., Генералов А.С., Далин М.А., Степанов А.В. Неразрушающий контроль технологических нарушений сплошности Т-образной зоны интегральной конструкции из ПКМ с использованием ультразвуковых фазированных решеток // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2012. № 10. С. 38-44.
  15. Фегенбаум Ю.М., Дубинский С.В., Божевалов Д.Г., Соколов Ю.С., Метелкин Е.С., Миколайчук Ю.А., Шапкин В.С. Обеспечение прочности композитных авиационных конструкций с учетом случайных эксплуатационных ударных воздействий: монография. — М.: Техносфера, 2018. — 506 с.
  16. Серенсон С.В., Зайцев Г.П. Несущая способность тонкостенных конструкций из армированных пластиков с дефектами. — Киев: Наукова думка,1982. — 296 с.
  17. Bezzametnov O.N., Mitryaykin V.I., Khaliulin V.I., Statsenko E.O. Investigation of Composite Materials Impact Damage by a Computer Tomography // Key Engineering Materials. 2019. Vol. 822, рp. 362–370. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.822.362
  18. Колесников Ю.В., Морозов Е.М. Механика контактного разрушения. — М.: Изд-во ЛКИ, 2013. — 224 с.
  19. Romano F., Di Caprio F., Mercurio U. Compression after Impact Analysis of Composite Panels and Equivalent Hole Method // Procedia Engineering. 2016. Vol. 167, pp. 182–189. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.11.686
  20. Singh H., Hazarika B.Ch., Dey S. Low velocity impact responses of functionally graded plates // Procedia Engineering. 2017. Vol. 173, pp. 264–270. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.12.010
  21. Kurşun A., Şenel M., Enginsoy H.M. Experimental and numerical analysis of low velocity impact on a preloaded composite plate // Advances in Engineering Software. 2015. Vol. 90, pp. 41–52. DOI: 10.1016/j.advengsoft.2015.06.010
  22. Сидоров И.Н., Митряйкин В.И., Горелов А.В., Шабалин Л.П. Исследование прочности композитной лопасти несущего винта вертолета, имеющей ударные повреждения, по теории предельного равновесия // Журнал Средневолжского математического общества. 2019. Т. 21. № 3. С. 343-350. DOI: 10.15507/2079-6900.21.201903.343-352
  23. Tan K.T., Watanabe N., Iwahori Y. Finite element model for compression after impact behaviour of stitched composites // Copmposites Part B: Engineering. 2015. Vol. 79, pp 53-60. DOI: 10.1016/j.compositesb.2015.04.022
  24. Полянский В.В., Нестеров В.А. Оценка изменения надежности конструкции планера с механическими повреждениями // Вестник Московского авиационного института. 2009. Т. 16. № 5. С. 32-39.
  25. Небелов Е.В., Потоцкий М.В., Родионов А.В., Горский А.Н. Механизм развития повреждений лопастей воздушного винта из композиционных материалов при воздействии поражающих элементов // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23. № 1. С. 26-31.
  26. Беззаметнов О.Н., Митряйкин В.И., Халиулин В.И. Испытания низкоскоростным ударом различных композиционных материалов // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 4. С. 216-229. DOI: 10.34759/vst-2019-4-216-229

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024