Рациональное проектирование тонкостенных несущих панелей из слоистого композита при комбинированом нагружении

Авиационная и ракетно-космическая техника

2023. Т. 30. № 4. С. 130–139.

Авторы

Бадрухин Ю. И.*, Терехова Е. С.**

Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С. А. Чаплыгина, 630051, Россия, г. Новосибирск-51, ул. Ползунова, 21

*e-mail: nio2@sibnia.ru
**e-mail: terekhovae@sibnia.ru

Аннотация

Разработан алгоритм выбора рациональных параметров тонкостенных несущих панелей из слоистого композита, имеющих минимальную массу, при выполнении условий прочности, устойчивости и с учетом некоторых технологических ограничений. Получены аналитические выражения для определения критической нагрузки потери устойчивости неподкрепленной и дискретно подкрепленной стрингерами композитной панели при комбинированном нагружении. На примерах показаны результаты работы алгоритма.

Ключевые слова:

слоистые композиты, прочность композитов, устойчивость композитных панелей, укладка слоев, рациональное проектирование

Библиографический список

  1. Егер С.М. Проектирование пассажирских реактивных самолетов. – М.: Машиностроение, 1964. – 452 с.

  2. Дубовиков Е.А. Многоуровневый алгоритм оценки перспективных конструктивно-силовых схем композитных авиаконструкций. : Дисс. ... канд. техн. наук. – Жуковский: ЦАГИ, 2017. – 130 с.

  3. Ведерников В.В., Шаныгин А.Н. Анализ прочности перспективных конструкций крыла регионального самолета на основе параметрических моделей // Вестник Московского авиационного института. 2022. Т. 29. № 2. С. 61–76. DOI: 10.34759/vst-2022-2-61-76

  4. Митрофанов О.В. Проектирование панелей крыла минимальной массы из композитных материалов с учетом закритического поведения обшивки // Вестник Московского авиационного института. 2002. Т. 9. № 1. С. 35–42.

  5. Митрофанов О.В., Мазен О. Проектирование гладких металлических панелей при обеспечении устойчивости и прочности при закритическом поведении // Вестник Московского авиационного института. 2022. Т. 29. № 1. С. 36–47. DOI: 10.34759/vst-2022-1-36-47

  6. Максименко В.Н., Олегин И.П., Пустовой Н.В. Методы расчета на прочность и жесткость элементов конструкций из композитов: Учебник. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2015. – 424 с.

  7. Болдырев А.В., Комаров В.А. Проектирование силовой схемы фюзеляжа самолета в зоне большого выреза // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2016. № 8–9. C. 21–26.

  8. Дудченко А.А., Канчая Р.Р.А. Рациональное проектирование конструкции отсека фюзеляжа из композиционных материалов // Конструкции из композиционных материалов. 2011. № 2. C. 21–34.

  9. Балунов К.А., Ишмуратов Ф.З., Туктаров С.А. и др. Многодисциплинарные аспекты в исследованиях синтеза и оптимизации конструктивно-силовых схем летательных аппаратов // Прочность конструкций летательных аппаратов: Сборник статей Научно-технической конференции (08–09 декабря 2016; Жуковский). — Жуковский: Изд-во ЦАГИ, 2017. Т. 2764. С. 29–36.

  10. Морозов Н.А., Власов Ю.Л., Гаврилов А.А. Оптимизация параметров композитных обшивок сухих отсеков летательных аппаратов с помощью NASTRAN // Вестник Оренбургского государственного университета. 2015. № 9(184). С. 164–169.

  11. Михайловский К.В., Барановски С.В. Методика проектирования крыла из полимерных композиционных материалов на основе параметрического моделирования. Часть 3. Выбор и обоснование оптимальных схем армирования силовых элементов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2018. № 5(698). С. 75–84. DOI: 10.18698/0536-1044-2018-5-75-84

  12. Тун Л.Х., Просунцов П.В. Оптимизация формы шпангоутов и углов укладки полимерного композиционного материала силового набора хвостовой части легкого самолета // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2021. № 9(738). С. 97–107. DOI: 10.18698/0536-1044-2021-9-97-107

  13. Грищенко С.В. Феноменологическая методика подбора рациональных параметров укладки слоев при проектировании панелей авиационных конструкций из слоистых полимерных композиционных материалов // Конструкции из композиционных материалов. 2019. № 4(156). С. 45–49.

  14. Янг Н.М., Аунг Ч.Т., Мартиросов М.И., Рабинский Л.Н. Выбор рациональных конструктивных решений при проектировании элементов конструкций из полимерных композитов // Материалы XX Юбилейной Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным системам (24–31 мая 2017; Алушта). – М.: Изд-во МАИ-Принт, 2017. С. 349–350.

  15. Хазиев А.Р. Оптимальное проектирование композитных элементов конструкций по условиям прочности, жесткости и устойчивости: Дисс. ... канд. техн. наук. – М.: МАТИ, 2009. – 210 с.

  16. Киреев В.А., Казаков И.А. Выбор рациональных параметров композитных панелей крыла // Ученые записки ЦАГИ. 2023. Т. LIV. № 3. С. 89–100.

  17. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести: Учебник. – М.: Машиностроение, 1975. – 400 с.

  18. Тимошенко С.П. Устойчивость стержней, пластин и оболочек: Избр. работы под ред. Э.И. Григолюка. – М.: Наука, 1971. – 808 с.

  19. Бадрухин Ю.И., Терехова Е.С. О формировании пакетов из слоистого композита в несущих тонкостенных конструкциях // Краевые задачи и математическое моделирование: Тематический сборник научных статей. – Новокузнецк: КГПИ КемГУ, 2023. С. 8-15.

  20. Liu X., Featherston C.A., Kennedy D. Two-level layup optimization of composite laminate using lamination parameters // Composite Structures. 2019. Vol. 211, pp. 337-350. DOI: 10.1016/j.compstruct.2018.12.054

  21. Irisarri F.-X., Bassir D.H., Carrere N., Maire J.-F. Multiobjective stacking sequence optimization for laminated composite structures // Composite Science and Technology. 2009. Vol. 69. Nos. 7-8, pp. 983-990. DOI: 10.1016/j.compscitech.2009.01.011

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024