К вопросу расчёта жёсткостных характеристик сетчатых композитных конструкций с металлическими обшивками

DOI: 10.34759/vst-2022-2-220-227

Авторы

Склезнев А. А.^*, Бабичев А. А.^**

Центральный научно-исследовательский институт машиностроения, ул. Заводская, Московская область, Хотьково, 141371, Россия

*e-mail: skleznev@crism10.ru
**e-mail: 185@bk.ru

Аннотация

Предлагается методика проектировочного расчёта жёсткостных характеристик сетчатых анизогридных конструкций с металлической обшивкой, позволяющая решать задачу оптимального проектирования конструкций такого рода, повышая их весовое совершенство. Приводится сравнение результатов, полученных при помощи аналитического решения с результатами численного эксперимента для модельной задачи.

Ключевые слова:

конструкция из композиционного материала, армированный полимерный композиционный материал, осреднённые коэффициенты жёсткости, сетчатая анизогридная структура, металлическая обшивка, тонкостенная силовая оболочка

Библиографический список

1. Бокучава П.Н., Евстафьев В.А., Бабук В.А. Численное исследование влияния расположения кольцевых рёбер на массу композитной сетчатой цилиндрической оболочки // Конструкции из композиционных материалов. 2020. № 1(157). С. 3-5.
2. Разин А.Ф., Слитков М.Н., Гаращенко А.Н. Метод моделирования теплового состояния отсеков из сетчатых композитных оболочек для изделий ракетно-космической техники // Вопросы оборонной техники. Композиционные неметаллические материалы в машиностроении. 2018. № 2 (189). С. 28- 34.
3. Азаров А.В., Разин А.Ф. Континуальная модель сетчатой композитной структуры // Механика композиционных материалов и конструкций. 2020. Т. 26. № 2. С. 269- 281. DOI: 10.33113/mkmk.ras.2020.26.02.269_281.09
4. Коробейников А.Г., Барынин А.В., Жгутов А.В. Оптимизация технологии намотки сетчатых оболочек с использованием многоленточных раскладывающих устройств // Вопросы оборонной техники. Композиционные неметаллические материалы в машиностроении. 2018. № 2(189). С. 17-21.
5. Sorrentino L., Marchetti M., Bellini C. et al. Design and manufacturing of an isogrid structure in composite material: Numerical and experimental results // Composite Structures. 2016. Vol. 143, pp. 189-201. DOI:1016/j.compstruct.2016.02.043
6. Ehsani A., Rezaeepazhand J., Attaran I. Fabrication of Laminated Composite Grid Structures Using VIP // Fibers Polymers. 2019. Vol. 20, pp. 1909–1917. DOI: 1007/s12221-019-1205-x
7. Ding B., Liu J., Huang Z. et al. Axial force identification of space grid structural members using particle swarm optimization method // Journal of Building Engineering. 2020. Vol. 32, 101674. DOI: 10.1016/j.jobe.2020.101674
8. Giusto G., Totaro G., Spena P. et al. Composite grid structure technology for space applications // Materials today: proceedings. 2021. 34. Part 1, pp. 332-340. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.05.754
9. Васильев В.В., Разин А.Ф. Перспективы применения сетчатых композитных конструкций в гражданской авиации // Полёт. Общероссийский научно-технический журнал. 2016. № 11-12. С. 3-12.
10. Маскайкин В.А., Махров В.П. Исследование теплопроводности многослойной теплоизоляционной обшивки летательных аппаратов в условии полета // Вестник Московского авиационного института. 2021. Т. 28. № 4. С. 118-130. DOI: 10.34759/vst-2021-4-118-130
11. Беззаметнов О.Н., Митряйкин В.И., Халиулин В.И., Марковцев В.А., Шаныгин А.Н. Оценка влияния ударных повреждений на прочность интегральных панелей из полимерных композиционных материалов при сжатии // Вестник Московского авиационного института. Т. 28. № 4. С. 78-91. DOI: 10.34759/vst-2021-4-78-91
12. Toh W., Yap Y.L., Koneru R. et al. An investigation on internal lightweight load bearing structures // International Journal of Computational Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 07. No. 04: 1850025. DOI: 10.1142/S2047684118500252
13. Liu F., Feng R.-Q., Tsavdaridis K.D., Yan G. Designing efficient grid structures considering structural imperfection sensitivity // Engineering Structures. 2020. Vol. 204: 109910. DOI: 10.1016/j.engstruct.2019.109910
14. Лю Л., Ши Ц., Бао Х. Металлокомпозитное соединение и его механические характеристики // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 3. С. 220-227.
15. Цихош Э. Сверхзвуковые самолёты: Справочное руководство / Пер. с польск. к.т.н. Л.В. Левицкого, Л.Л. Теперина и к.э.н. Ю.А. Иванова. — М.: Мир, 1983. — 432 с.
16. Склезнев А.А., Васильев В.В., Разин А.Ф., Салов В.А. Несущая сетчатая оболочка из композиционных материалов с металлической обшивкой и способ её изготовления. Патент RU 2765630 С1. Бюл. № 4, 01.02.2022.
17. Vasiliev V.V., Morozov E.V. Advanced mechanics of composite materials and structures. — Fourth edition. — Elsevier, USA, 2018. — 856 p.
18. Francisco M.B., Pereira J.L.J., Oliver G.A. et al. Multiobjective design optimization of CFRP isogrid tubes using sunflower optimization based on metamodel // Computers & Structures. 2021. Vol. 249: 106508. DOI: 10.1016/j.compstruc.2021.106508
19. Babkov A.V., Dekhtyar A.S. Load carrying capacity of cylindrical shells // Dorogi і mosti [Roads and bridges]. 2020. No. 21, pp. 146-153. [in Ukrainian].
20. Liu F., Feng R., Tsavdaridis K.D., Yan G. Designing efficient grid structures considering structural imperfection sensitivity // Engineering Structures. 2020. Vol. 204: 109910. DOI: 10.1016/j.engstruct.2019.109910
21. Кривошапко С.Н. Оптимальные оболочки вращения и основные критерии оптимальности // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2019. Т. 15. № 3. C. 201-209. DOI: 10.22363/1815-5235-2019-15-3-201-209
22. Li Z.Y., Gan H. Optimal Design of Space Grid Structure // International Conference on Architectural, Civil and Hydraulics Engineering (28-29 November 2015; Guangzhou, China), рр. 41-45. DOI: 10.2991/icache-15.2015.8