Прочность сжатых композитных цилиндрических панелей малой кривизны при геометрически нелинейном поведении

Авторы

Митрофанов О. В.^*, Торопылина Е. Ю.^**

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

*e-mail: oleg1mitrofanov@yandex.ru
**e-mail: toropylina.ekaterina@yandex.ru

Аннотация

Рассмотрены ортотропные цилиндрические панели малой кривизны для которых допускается потеря устойчивости и которые нагружены продольными сжимающими потоками при шарнирном и жестком опирании. Для проведения поверочного расчета панелей использованы геометрически нелинейные соотношения и рассматривается начальный этап закритического поведения. Кроме того, для оценки минимальных толщин предложены прикладные методики оптимального проектирования, основанные на аналитических решениях геометрически нелинейных задач с учетом возникающих при закритическом поведении мембранных и изгибных напряжениях. Указанные методики проектирования сведены к численным решениям нелинейных уравнений относительно толщин панелей.
Ключевые слова: закритическое поведение, ортотропный материал, мембранные напряжения, изгибные напряжения, цилиндрические панели малой кривизны, сжимающие усилия

Ключевые слова:

закритическое поведение, ортотропный материал, мембранные напряжения, изгибные напряжения, цилиндрические панели малой кривизны, сжимающие усилия

Список источников

1.  Замула Г.Н., Путилин В.А. Проблемы развития нормативно-методической базы по прочности гражданских самолетов на современном этапе // Прочность конструкций летательных аппаратов: Сборник статей научно-технической конференции (23–24 апреля 2014; Жуковский). Жуковский: Изд-во ЦАГИ, 2015. С. 19-33.
2.  Замула Г.Н., Колесник К.А. Весовая и топливная эффективности применения композиционных материалов в авиаконструкциях // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2018. № 2. С. 12-19. 
3.  Голован В.И., Дударьков Ю.И., Левченко Е.А. и др. Несущая способность панелей из композиционных материалов при наличии эксплуатационных повреждений // Труды МАИ. 2020. № 110. DOI: 10.34759/trd-2020-110-5
4.  Дударьков Ю.И., Лимонин М.В., Левченко Е.А. Некоторые особенности оценки несущей способности стрингерных панелей из ПКМ // Механика композиционных материалов и конструкций. 2019. Т. 25. № 2. С. 192-206.
5.  Железнов Л.П. Устойчивость некруговой композитной оболочки при осевом сжатии в условиях нелинейного деформирования // Прикладная механика и техническая физика. 2025. № 1(389). С. 153-162. DOI: 10.15372/PMTF202415486
6.  Железнов Л.П. Исследование нелинейного деформирования и устойчивости некруговой композитной цилиндрической оболочки при нагружении краевой поперечной силой // Ученые записки ЦАГИ. 2025. Т. 56. № 1. С. 77-85. 
7.  Медведский А.Л., Мартиросов М.И., Хомченко А.В., и др. Численный анализ воздействия града на панель из углепластика // Механика композиционных материалов и конструкций. 2024. Т. 30. № 3. С. 387-399. DOI: 10.33113/mkmk.ras.2024.30.03.07
8.  Медведский А.Л., Мартиросов М.И., Хомченко А.В., и др. Численное исследование ударного взаимодействия фрагментов пневматика авиационной шины с панелью из углепластика // Труды МАИ. 2024. № 137. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=181874
9.  Медведский А.Л., Мартиросов М.И., Дедова Д.В. Исследование динамического деформирования и прогрессирующего разрушения композитных элементов конструкций при наличии межслоевых дефектов // Прочность неоднородных структур - ПРОСТ 2023: Сборник трудов ХI Евразийской научно-практической конференции (18–20 апреля 2023; Москва). М.: Студио-Принт, 2023. С. 126. 
10.  Рабинский Л.Н., Мартиросов М.И., Дедова Д.В. Анализ напряженно-деформированного состояния трехслойных элементов конструкций с дефектами // Проблемы безопасности на транспорте: Материалы ХIII Международной научно-практической конференции (21–22 ноября 2024; Гомель). Гомель: БГУТ, 2024. С. 194-195. 
11.  Дедова Д.В., Мартиросов М.И., Рабинский Л.Н. Динамика и прочность трехслойных элементов авиаконструкций с обшивками из клеевых препрегов и сотовыми заполнителями различных марок // Авиация и космонавтика: Сб. тезисов XXIII Международной конференции (18–22 ноября 2024; Москва). Москва: Изд-во Перо, 2024. С. 280. 
12.  Азиков Н.С., Зинин А.В. Влияние гибридизации слоистого композита на несущую способность пластин из стеклоуглепластика при комбинированном нагружении сжатием и сдвигом // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2024. № 2. С. 25-39. DOI: 10.52261/02346206_2024_2_25
13.  Азиков Н.С., Зинин А.В. Нелинейное деформирование и несущая способность четырехугольных композитных панелей // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2024. № 3. С. 31-42. DOI: 10.31857/S0235711924030056
14.  Митрофанов О.В. Проектирование несущих панелей авиационных конструкций по закритическому состоянию. М.: Изд-во МАИ, 2020. 160 с.
15.  Mitrofanov O., Osman M. Designing of Smooth Composite Panels Providing Stability and Strength at Postbuckling Behavior // Mechanics of Composite Materials. 2022. Vol. 58, pp. 15-30. DOI: 10.1007/s11029-022-10008-3
16.  Митрофанов О.В. Прикладные геометрически нелинейные задачи при проектировании и расчетах композитных авиационных конструкций. М.: Изд-во МАИ, 2022. 164 с. 
17.  Митрофанов О.В., Торопылина Е.Ю. Определение толщин ортотропных панелей кессона крыла при закритическом состоянии с учётом мембранных и изгибных напряжений // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 1. С. 82-92.
18.  Васильев В.В. Механика конструкций из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1988. 270 с.
19.  Лехницкий С.Г. Анизотропные пластинки. М.: Гостехиздат, 1957. 463 с.
20. Митрофанов О.В., Кайков К.В. Устойчивость и несущая способность цилиндрических панелей и оболочек из композитных материалов: Учебное пособие. М.: Изд-во «Спутник+», 2017. 64 с.