Синтез складчатых конструкций с асимметричной структурой

Авиационная и ракетно-космическая техника


Авторы

Халиулин В. И.*, Петров П. А.**, Малышева А. А.***

Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, ул. Карла Маркса, 10, Казань, 420111, Россия

*e-mail: pla.kai@mail.ru
**e-mail: 13petrof@mail.ru
***e-mail: AAKhudova@kai.ru

Аннотация

Представлена методика синтеза нового класса складчатых структур. Их характерным признаком является наклон граней в одну сторону на конечном этапе трансформирования. В заключительной фазе их грани укладываются на плоскую или цилиндрическую поверхность. Определены закономерности формирования их рельефа. Они основаны на преобразовании базовых канонических структур путем придания их элементарным модулям асимметричной формы. Областью применения асимметричных структур могут быть звуко- и энергопоглощающие сэндвич-панели.

Ключевые слова:

заполнитель многослойных панелей, складчатые конструкции, синтез складчатых структур, структуры с асимметричным типовым модулем, примеры складчатых архитектурных решений, звукопоглощающие сэндвич-панели, энергопоглощающие складчатые конструкции, технология изготовления складчатых заполнителей из композитов

Библиографический список

  1. Miura K. Method of packaging and deployment of large membranes in space. Technical Report 618, Institute of Space and Astronautical Science (Tokyo, Japan), 1985.
  2. Zeng H.H., Xu Q.H. Geometry design and study of folded core structure // Journal of Neijiang Normal University. 2009. Vol. 30. No. 3: 84. (In Chinese).
  3. Zhou X., Zang S., Wang H., You Z. Geometric design and mechanical properties of cylindrical foldcore sandwich structures // Thin-Walled Structures. 2015. Vol. 89, pp. 116-130. DOI: 10.1016/j.tws.2014.12.017
  4. Belcastro S.-M., Hill T.C. Modelling the folding of paper into three dimensions using affine transformations // Linear Algebra and its Applications. 2002. Vol. 348. Nos. 1-3, pp. 273–282. DOI: 10.1016/S0024-3795(01)00608-5
  5. Wu W., You Z. Modelling rigid origami with quaternions and dual quaternions //  Proceedings of the Royal Society A. Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2010. Vol. 466. No. 2119, pp. 2155-2174. DOI: 10.1098/rspa.2009.0625
  6. Ma J., Hou D., Chen Y., You Z. Quasi-static axial crushing of thin-walled tubes with a kite-shape rigid origami pattern: numerical simulation // Thin-Walled Structures. 2016. Vol. 100, pp. 38–47. DOI: 10.1016/j.tws.2015.11.023
  7. Tachi T. Geometric considerations for the design of rigid origami structures // Proceedings of the International Association for Shell and Spatial Structures (IASS) Symposium (08-12 November 2010; Shanghai, China).
  8. Gattas J.M., You Z. Geometric assembly of rigid-foldable morphing sandwich structures // Engineering Structures. 2015. Vol. 94, pp. 149–159. DOI: 10.1016/j.engstruct.2015.03.019
  9. Tachi T. Freeform variations of origami // Journal for Geometry and Graphics. 2010. Vol. 14. No. 2, pp. 203–215.
  10. Tachi T. Designing freeform origami tessellations by generalizing Resch's patterns // Journal of Mechanical Design. 2013. Vol. 135. No. 11: 111006. DOI: 10.1115/DETC2013-12326
  11. Wang Z., Zhou H., Khaliulin V.I., Shabalov A.V. Six-ray folded configurations as the geometric basis of thin-walled elements in engineering structures // Thin-Walled Structures. 2018. Vol. 130, pp. 435-448. DOI: 10.1016/j.tws.2018.05.022
  12. Халиулин В.И. О методе синтеза структуры складчатых заполнителей многослойных панелей // Известия вузов. Авиационная техника. 2005. № 1. С. 7–12.
  13. Khaliulin V., Wang Z., Gershtein E. Development of Composite Cellular Cores for Sandwich Panels Based on Folded Polar Quadra-Structures // Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics. 2016. Vol. 33. No. 5, pp. 519-528.
  14. Шабалин Л.П. Метод расчета и оптимизация конструкции трехслойной панели с заполнителем в виде периодических складчатых структур: Дисс. ... канд. техн. наук. – Казань: КТУ им. А.Н. Туполева, 2013. – 119 с.
  15. Алексеев К.А., Закиров И.М. Складчатые структуры. Геометрическое моделирование и автоматизированное проектирование. – Казань: Фəн, 2010. – 210 с.
  16. Паймушин В.Н., Закиров И.И., Карпиков Ю.А. Теоретико-экспериментальный метод определения механических характеристик заполнителя складчатой структуры в виде Z–гофра (сдвиг заполнителя в плоскостях поперечных сечений) // Известия вузов. Авиационная техника. 2013. № 3. C. 19–26.
  17. Zakirov I., Nikitin A., Mudra Chr. et al. Folded structures: performance, technology and production // 27th International SAMPE Europe Conference of the Society for the Advancement of Materials and Process Engineering (27-29 March 2006; Paris), pp. 234-239.
  18. Закиров И.М., Алексеев К.А. Проектирование складчатой конструкции клиновидной формы // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2010. № 5. C. 10–16.
  19. Халиулин В.И. О классификации регулярных рядовых складчатых структур // Известия вузов. Авиационная техника. 2003. № 2. С. 7–12.
  20. Халиулин В.И., Раздайбедин А.А., Меняшкин Д.Г. Модель трансформирования заготовки в заполнитель сэндвич-панели со структурой V-гофр // Известия вузов. Авиационная техника. 2006. № 1. С. 52–56.
  21. Раздайбедин А.А., Халиулин В.И. Определение технологических параметров формообразования складчатого заполнителя с огибающей криволинейной поверхностью // Известия вузов. Авиационная техника. 2015. № 1. С. 69–75.
  22. Heimbs S. Foldcore Sandwich Structures and Their Impact Behavior: An Overview // In  Abrate S., Castanié B., Rajapakse Y.D.S. Dynamic Failure of Composite and Sandwich Structures. - Springer Netherlands, 2013, pp. 491–544. DOI: 10.1007/978-94-007-5329-7_11
  23. Heimbs S., Kilchert S., Fischer S. et al. Sandwich structures with folded core: mechanical modeling and impact simulations // 30th SAMPE Europe International Jubilee Conference (SEICO-09; Paris, France), pp. 324-331.
  24. Халиулин В.И., Меняшкин Д.Г., Эндрес Г. Исследование акустических свойств сэндвич-панелей со складчатым заполнителем // Авиакосмические технологии и оборудование: сборник тезисов Всероссийской научно-практической конференции (05–16 августа 2006; Казань). – Казань: Изд-во КГТУ, 2006. С.44–45.
  25. Беззаментов 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
  26. 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. 2021. Т. 28. № 4. С. 78–91. DOI: 10.34759/vst-2021-4-78-91
  27. Беззаметнов О.Н., Митряйкин В.И., Халиулин В.И., Кротова Е.В. Исследование стойкости к ударным воздействиям многослойных композиционных конструкций с сотовым заполнителем // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 3. С. 111–125. DOI: 10.34759/vst-2020-3-111-125
  28. Fischer S. Realistic Fe simulation of foldcore sandwich structures // International Journal of Mechanical and Materials Engineering. 2015. Vol. 10. No. 14. DOI: 10.1186/s40712-015-0041-z
  29. Fischer S., Heimbs S., Kilchert S. et al. Sandwich structures with folded core: manufacturing and mechanical behavior // 30th SAMPE Europe International Jubilee Conference (SEICO-09; Paris, France).
  30. Халиулин В.И., Инкин В.А. Расчет технологических параметров при формообразовании Z-гофра из композиционных материалов методом складывания // Известия вузов. Авиационная техника. 2012. № 4. С. 66–70.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024