Определение взаимосвязи структурных и технологических параметров биаксиальных армирующих преформ элементов конструкций ЛА

Авторы

Ибрагимов М. Р.^*, Усмонов Р. С.^**, Халиулин В. И.^***

Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, Казань, Россия

*e-mail: sw1ft1704200@mail.ru
**e-mail: ramazonusmanov@gmail.com
***e-mail: pla.kai@mail.ru

Аннотация

Статья посвящена определению взаимного влияния структурных параметров в преформах с би-аксиальной схемой армирования при изготовлении преформ изделий профильного типа авиационно-космического назначения. В рамках исследования представлены теоретические зависимости по расчету толщины монослоя. В статье представлена система уравнений, описывающая форму ровинга в виде эллипса. Уделено внимание распределению филаментов в ровинге, которая представлена в виде треугольного и квадратного типа, и определение их процентного соотношения в филаменте. Результаты исследования позволяют с высокой точностью определять структурные параметры, имеющие практическую значимость при изготовлении преформы на базе метода радиального плетения. 

Ключевые слова:

радиальное плетение, зависимость толщины монослоя от угла армирования, расположение филаментов в сечении ровинга, зависимость толщины монослоя от типа расположения филаментов

Список источников

1. Hsissou R., Seghiri R., Benzekri Z., et al. Polymer composite materials: A comprehensive review // Composite structures. 2021. Vol. 262: 113640. DOI: 10.1016/j.compstruct.2021.113640
2. Gibson R.F. A review of recent research on mechanics of multifunctional composite materials and structures // Composite structures. 2010. Vol. 92. No. 12, pp. 2793-2810. DOI: 10.1016/j.compstruct.2010.05.003
3. Rajak D.K., Pagar D., Kumar R., et al. Recent progress of reinforcement materials: a comprehensive overview of composite materials //Journal of Materials Research and Technology. 2019. Vol. 8. No. 6, pp. 6354-6374. DOI: 10.1016/j.jmrt.2019.09.068
4. Bairagi H., Vashishth P., Ji  G., et al. Polymers and their composites for corrosion inhibition application: Development, advancement, and future scope – A critical review // Corrosion Communications. 2024. Vol. 15, pp. 79-94.  DOI: 10.1016/j.corcom.2023.10.006
5. Nagavally R.R. Composite materials - history, types, fabrication techniques, advantages, and applications // International Journal of Mechanical and Production Engineering. 2017. Vol. 5. No. 9, pp. 82-87.  
6. Parveez B., Kittur M.I., Badruddin I.A., et al. Scientific advancements in composite materials for aircraft applications: a review // Polymers. 2022. Vol. 14. No. 22: 5007. DOI: 10.3390/polym14225007
7. Setlak L., Kowalik R., Lusiak T. Practical use of composite materials used in military aircraft // Materials. 2021. Vol. 14. No. 17: 4812. DOI: 10.3390/ma14174812
8. Zolkin A.L., Galanskiy S.A., Kuzmin A.M. Perspectives for use of composite and polymer materials in aircraft construction // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 1047. No. 1: 012023. DOI: 10.1088/1757-899X/1047/1/012023
9. Zhang L., Wang X., Pei J., et al. Review of automated fibre placement and its prospects for advanced composites // Journal of Materials Science. 2020. Vol. 55. No. 2, pp. 7121–7155. DOI: 10.1007/s10853-019-04090-7
10. Frketic J., Dickens T., Ramakrishnan S. Automated Manufacturing and Processing of Fiber-Reinforced Polymer (FRP) Composites: An Additive Review of Contemporary and Modern Techniques for Advanced Materials Manufacturing // Additive Manufacturing. 2017. Vol. 14. No. 4, pp. 69-86. DOI: 10.1016/j.addma.2017.01.003
11. Munro M. Review of manufacturing of fiber composite components by filament winding // Polymer Composites. 1988. Vol. 9. No. 5, pp. 352–359.
12. Azeem M., Ya H.H., Kumar M., et al. Application of filament winding technology in composite pressure vessels and challenges: a review //Journal of Energy Storage. 2022. Vol. 49: 103468. DOI: 10.1016/j.est.2021.103468
13. Patti A., Acierno D. Materials, weaving parameters, and tensile responses of woven textiles // Macromol - A Journal of Macromolecular Research. 2023. Vol. 3. No. 3, pp. 665–680. DOI: 10.3390/macromol3030037
14. Федяев В. Л., Халиулин В. И., Сидоров И. Н., и др. Капиллярная пропитка пакета семипрегов при изготовлении композитных элементов летательных аппаратов // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 4. С. 68-78. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=177608
15. Чесноков А.В. Исследование влияния технологических параметров плетения на структуру поверхностного слоя // Авиационно-космическая техника и технология. 2008. № 3(50). С. 37–40.
16. Perera Y.S., Muwanwella R.M.H.W., Fernando P.R., et al. Evolution of 3D weaving and 3D woven fabric structures // Fashion and Textiles. 2021. Vol. 8. No. 1: 11. DOI: 10.1186/s40691-020-00240-7
17. Walther J., Decrette M., Tourlonias M., et al. 3D weaving process for composite reinforcements: Critical yarn crossings // Applied Composite Materials. 2025. DOI: 10.1007/s10443-025-10321-9
18. Rawal A., Saraswat H., Sibal A. Tensile response of braided structures: a review // Textile Research Journal. 2015. Vol. 85. No. 19, pp. 2083-2096. DOI: 10.1177/0040517515576331
19. Czichos R., Bareiro O., Pickett A.K., et al. Experimental and numerical studies of process variabilities in biaxial carbon fiber braids // International Journal of Material Forming. 2021. Vol. 14. No. 9/10, pp. 39-54. DOI: 10.1007/s12289-020-01541-4
20. Самипур С.А. Проектирование и технология изготовления сетчатых конструкций летательных аппаратов с плетеной системой армирования: Дисс. ... канд. техн. наук. Казань, 2018. 134 с.
21. Durville D. A finite element approach of the behaviour of woven materials at microscopic scale // In: Ganghoffer JF., Pastrone F. (eds) Mechanics of Microstructured Solids. Lecture Notes in Applied and Computational Mechanics. Springer, Berlin, Heidelberg; 2008. Vol. 46, pp 39–46. DOI: 10.1007/978-3-642-00911-2_5 
22. van Ravenhorst J.H. Design tools for circular overbraiding of complex mandrels. PhD thesis. Enschede, University of Twente; 2018. DOI: 10.3990/1.9789036545860