Проектирование композитных элементов конструкций и их соединений на базе численно-аналитических методов
Диссертация
Современные программы расчета прочности на основе МКЭ используют электронные вычислительные машины (ЭВМ) не только и не сколько, как быстрый арифмометр, но и как средство обработки логической информации. Эта особенность использования ЭВМ позволяет создавать программы достаточно универсальными и обладающими большими возможностями. За рубежом для расчета НДС в авиации широкое распространение… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Особенности расчета на прочность элементов авиационных конструкций, выполненных с применением композиционных материалов
- 1. 1. Повышение роли композитов при проектировании авиационной техники
- 1. 2. Механические характеристики композиционных материалов
- 1. 3. Виды соединений в конструкциях из композиционных материалов
- 1. 4. Способы ремонта конструкций с применением КМ
- 1. 5. Методики определения прочности элементов авиационных конструкций
- Глава 2. Численно — аналитическая методика определения напряженно деформированного состояния в двумерной постановке
- 2. 1. Постановка задачи
- 2. 2. Определение усилий в болтовых и заклепочных соединениях
- 2. 3. Вычисление напряжений в отверстиях под крепеж
- 2. 4. Клеевые соединения
- 2. 4. 1. Методика расчета
- 2. 4. 2. Учет нелинейности клея
- 2. 4. 3. Исследование разрушения пластины с отверстием, усиленной круглой накладкой
- 3. 1. Исследование силового контактного взаимодействия тел
- 3. 1. 1. Методика решения
- 3. 1. 2. Оценка достоверности методики
- 3. 2. Клеевые соединения
- 3. 2. 1. Методика расчета
- 3. 2. 2. Учет нелинейности клея
- 3. 2. 3. Оценка достоверности методики
- 4. 1. Определение усилий в дискретных связях крепления накладки к пластине
- 4. 2. Исследование элементов крепления лопасти вертолета из КМ
- 4. 2. 1. Выбор конструктивно-технологических параметров узла крепления лопасти вертолета
- 4. 2. 2. Исследование разрушения соединения, выполненного намоткой
- 4. 3. Усиление обшивок с отверстиями накладками переменной толщины
- 4. 4. Вычисление энергии разрушения в элементах соединения сжатых панелей с силовым набором крыла
- 4. 4. 1. Методика расчета
- 4. 4. 2. Описание программ расчета
- 4. 4. 3. Примеры расчета
- 4. 5. Исследование рациональных параметров узла крепления стекло-пластиковой лопасти вентилятора ГАЦ-28Т
Список литературы
- Образцов И.Ф., Васильев В. В., Бунаков В. А. Оптимальное армирование оболочек вращения из композиционных материалов. — М.: Машиностроение, 1977.-с. 144.
- Васильев В.В. Механика конструкций из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1988.
- Протасов В.Д. Механика конструкций из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1992. — с. 352.
- Васильев В. В, Протасов В. Д, Болотин В, В. и др. Композиционные материалы. Справочник. М.: Машиностроение, 1990.
- Кутьинов В.Ф. Расчет клеевого соединения с учетом пластических свойств клея. // РТМ «Проектирование, расчет и испытания конструкций из композиционных материалов». — Изд. ЦАГИ, 1976, Вып. V.
- Сироткин O.e., Литвинов В. Б., Гришин В. И. Технология и механика соединений. М: М. Артика, 2000. — с. 314.
- Царахов Ю.С. Конструирование соединений элементов ЛА из композиционных материалов. М.: МФТИ, 1982. — с. 82.
- Ушаков А.Е., Гришин В. И. Методы расчета местной прочности авиационных конструкций. М.: М. Артика, 1999. — с. 254.
- Аскани Л., Лакмен Л, Снижение стоимости самолета за счет применения перспективных конструкций из металла и композиционных материалов.- Ракетная техника и космонавтика. 1980. — Т.18. — № 1.-с. 45−52.
- Bullock С. Repair composite structures. Interavia, 1983. — № 4. — pp.317−319.
- Chamis C.C. Structural Design and Analysis, // Composite Materials, — 1975.-V. 7.-p. 342.
- Dickson J.N. et al. Development of an Understanding ofthe Fatigue Phenomenal of Bonded and Bolted Joints in advanced filamentary Composite Materials. // Air Force Flight Dynamics Laboratory, June 1972. p. 125.
- Durchlaub E.C. et al. Design Data for Composite Structure Safelife Prediction. // AFLM-TR-73−225, 1974.
- Селихов А.Ф., Гришин В. И., Замула Г. Н., Картамышев А. И., Чубань В. Д. Математическое моделирование в задачах прочности авиаконструкций. // Авиационная промышленность. 1985. — № 9. — с.3−8.
- Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975.- с. 541.
- Образцов И.Ф., Савельев Л. М., Хазанов Х. С. Метод конечных элементов в задачах строительной механики летательных аппаратов. М.: Высшая школа, 1985.-с. 392.
- Sandow, F.A. and Cannon, R.K. Composite Repair of Cracked Aluminum Alloy Aircraft Structure. // Air Force Flight Dynamics Laboratory, AFWAL-TR-87−3072, September 1987.
- Ushakov A.E., Golubeva N.V. Study of Repairability of Airframes made of Polymer Matrix Composites (PMCs). // Proceedings of International Conference. -Moscow: CAMPI, 1994.
- Schliekelmann R.J. Past, Present, and Future of Structural Adhesive Bonding in Aero-Space Applications. // Transactions of the Japanese Society of Composite Materials.- 1979.- December.- Vol. 5.- №. ½.
- Ciba-Geigy Technical Notes. // Ciba-Geigy Plastics and Additives Co. Cambridge, UK. — 1977.- № 3.
- Potter D.L. Primary Adhesively Bonded Structure Technology (PABST). // Design Handbook or Adhesive Bonding. // Douglas Aircraft Co., Long Beach, CA. For the Air Force Flight Dynamics Laboratory, AFFDL-TR-79−3129, January 1979.
- Hart-Smith L.J. Adhesive Bonding of Aircraft Primary Structures // In High Performance Adhesive Bonding. G. DeFrayne, ed. — Society of Manufacturing
- Engineers. Dearborn, MI, 1983.
- Baker A.A. Bonded Composite Repair of Metallic Aircraft Structures. // In Composite Repair of Military Aircraft Structures. Proceedings of the 79th Meeting of the AG ARD Structures and Materials Panel. — Seville, Spain, 1994.
- Sandow F.A. and Cannon R.K. Composite Repair of Cracked Aluminum Alloy Aircraft Structure. // Air Force Flight Dynamics Laboratory, AFWAL-TR-87−3072, September 1987.
- Elkins C.A. Use of Composite Materials to Repair Metal Structures. // Proceedings of the 14th Symposium of the International Committee on Aeronautical Fatigue. Ottawa, Canada, 8−12 June 1987.
- Belason E.B. Fatigue and Static Ultimate Tests of Boron/Epoxy Doublers Bonded to 7075-T6 Aluminum with a Simulated Crack. // In Proceedings of the 18th Symposium of the International Conference on Aeronautical Fatigue. Melbourne, Australia, May 1995.
- Belason E.B. Status of Bonded Boron/Epoxy Doublers for Military and Commercial Aircraft Structures // In Composite Repair of Military Aircraft
- Structures.- Proceedings of the 79th Meeting of the AGARD Structures and Materials Panel.- Seville, Spain, 1994.
- Adams R.D. Testing of Adhesives-Useful or Not? in Adhesion 15 // Proceedings of the 28' Annual Conference on Adhesion and Adhesives. K.W. Alien, ed.- Elsevier Applied Science Publishers, London, UK, 1991.
- Hart-Smith L.J. Adhesive-Bonded Double-Lap Joints. Douglas Aircraft Co.- Long Beach, CA.- For NASA Langley Research Center. // NASA, CR-112 235, January 1973.
- Ripling E.J., Mostovoy S. and Patrick R.L. Application of Fracture Mechanics to Adhesive Joints in Adhesion.- ASTM STP 360. -American Society for Testing and Materials.- Philadelphia, PA, 1963.
- Ушаков A.E. Методологические основы конструктивно технологического обеспечения живучести авиаконструкций, выполненных из полимерных композитных материалов. Диссертация на соискание степени доктора технических наук. — М., 1991.- с. 622.
- Ушаков А.Е. Ремонт авиационных конструкций из композиционных материалов. // Научные труды Международной конференции по авиационным материалам и технологиям: II Московская конференция по композитам. М., 20−22 сентября 1994 г.
- Нормативы времени на узловую и нормативную сборку летательных аппаратов. М.: Издательство НИИ Технологии и организации производства, 1973.-с. 320 .
- Myhre J.H., Beck СЕ, Repair concepts for advanced composite structures, — Journal of aircraft. 1979. — № 10. — V. 16.- pp.780−788.
- WickerH. Composite structures repair.// ISAS Proceeding. 1982.- Vol, 2, рр. 1986−1992.
- Stone R.H. Field level repair materials and processes. // SAMPE28 National Symposium Proceedings, 1983. pp. 1038−1045.
- Мусхелишвили Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. М.: Наука, 1966.
- Тимошенко СП., Гудьер Д. Теория упругости. М.: Наука, 1979.
- Биргер И.А. Некоторые общие методы решения задач теории прочности.- Прикладная математика и механика (ПММ). 1951. — Вып. 15 (6). — с. 765 770.
- Ильюшин А.А. Пластичность. -М. Л.: Гостехтеориздат, 1948. — с. 376.
- Лехницкий СГ. Теория упругости анизотропного тела. -М.: Наука, 1977. -C.415.
- Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1975.- с. 398.
- Работнов Ю.Н. Расчет деталей машин на ползучесть. Изв. АН СССР, ОТН.- 1948. № 6.
- Партон В.З., Морозов Е. М. Механика упруго пластического разрушения. -М.: Наука, 1974.-с. 416.
- Савин Г. Н. Концентрация напряжений около отверстий. -М.: ГИТ Л, 1951.- с. 493.
- Савин Г. Н., Тульчий В. И. Справочник по концентрации. Киев: Вища школа, 1976. — с. 410 .
- Петерсон Р. Коэффициенты концентрации напряжений. М.: Мир, 1977, — с. 302.
- Беляев В.П., Юхарин В. И. Расчет моноблочного крыла на изгиб. // Труды ЦАГИ, вып. 428, 1939. с. 80.
- Селихов А.Ф., Воробьев А. З., Гришин В. И. и др. Прочность самолетных конструкций. М.: Машиностроение, 1982. — с. 228.
- Замула Т.Н., Селихов А. Ф., Гришин В. И., Картамышев А. И., Чубань В.Д.
- Математическое моделирование в задачах прочности авиаконструкций. Авиационная промышленность. — 1985. — № 9. — с.3−8.
- Иерусалимский К.М., Фомин В. П. Выпучивание сжатой многопролетной панели при разрушении связей с опорными элементами. М.: Изд. отд. ЦАГИ. // Труды ЦАГИ, Вып. 2632, 1998.
- Морозов Е.М., Никишков Т. П. Метод конечных элементов в механике разрушения. М.: Наука, 1980. — с. 256.
- Партон В.З., Морозов Е. М. Механика упруго пластического разрушения. -М.: Наука, 1974.-с. 416.
- Райе Д. Независящий от пути интеграл и приближенный анализ концентрации деформаций у вырезов и трещин. // Труды амер. общества инж. мех. -1968.-Сер. Е.-№ 4.-т.35.
- Черепанов Г. П. Механика хрупкого разрушения. М.: Наука, 1974. — с. 640.
- Barrois W. Stresses and Displacements due to Load Transfer by Fasteners in Structural Assemblies. Eng. Fracture Mech.- 1978. — V.IO. — № 1. — pp.115−176.
- Галкина H.C., Гришин В. И., Донченко В. Ю. Исследование напряженно-деформированного состояния элементов авиационных конструкций и их соединений. // Труды ЦАГИ, Вьш.2012,1979. с.1−50.
- Rosenfeld S. Analytical and Experimental Investigation of Bolted Joints. //NASA, TN 1458, 1947.-p. 45.
- Сухарев И.П. Прочность шарнирных узлов машин. М.: Машиностроение, 1977.-с. 168.
- Jarfall L. Optimum Design of Joints: The Stress Severity Factor Concept. // In «Aircraft Fatigue, Design, Operational and Economic Aspects», 1972. pp. 49−63.
- Царахов Ю.С. Конструирование соединений элементов ЛА из композиционных материалов. М.: МФТИ, 1982. — с. 82.
- Ушаков А.Е. Методологические основы конструктивно технологического обеспечения живучести авиаконструкций, выполненных из полимерных композитных материалов. Диссертация на соискание степени доктора технических наук, — М., 1991, с. 622.
- Tropis Мг.А. Composite or metallic Bolted repairs on self-stiffened Carbon wing panel of the commuter ATR72 Design criteria, analysis, verification by test. //AGARD, CP-550, January 1995. pp. 1−21.
- Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. -с. 541.
- Комаров В.А. Проектирование силовых схем авиационных конструкций, // В кн. «Актуальные проблемы авиационной науки и техники». Москва: Машиностроение, 1984.-е. 114−129.
- Бондаренко Д.А., Гришин В. И., Голубева Н. В. Расчет в трехмерной постановке клеевого соединения с учетом пластичности клея. // Труды ЦАГИ, вып. 2638, 1998 г. с. 44−51.
- Кудряшов А.Б., Линии Е. К., Шаныгин А. Н., Шевченко Ю. А. Применение системы МАРС в проектировочных расчетах авиационных конструкций. // Ученые записки ЦАГИ. 1988 г. — Т. 19. — № 4.
- Степин П.В. Исследование напряжений сдвига в болтовых соединениях.- Вестник инженеров и техников. 1951. — № 4. — с. 21−29.
- Фаерберг И.И., Рубина А. Л. Распределение усилий между болтами стыкового соединения за пределом, пропорциональности. // Труды ЦАГИ, 1950 г.- с 25.
- Галкина Н.С., Гришин В. И. Применение МКЭ к исследованию напряженно-деформированного состояния соединений с дискретными и континуальными связями. // Сб. «Численные методы решения задач строительной механики». -Киев:КИСИ, 1978.
- Shah R.C. Stress intensity factor for trough and part through crack originating at fastener holes. Mechanics of crack growth. // ASTM STR 590 American Society for Testing and Materials, 1976.
- Галкин СИ. Взаимодействие болта с элементами односрезного соединения. // Сб. «Местная прочность конструктивных нерегулярностей планера самолета». Труды ЦАГИ, Вып. 2018, 1979.
- Штаерман И.Я. Контактная задача теории упругости. М. — Л.: Гостехиздат, 1949.
- Blackburn W.S., Hellen Т.К. Calculation of stress factors in three dimensions by finite element methods. -Int. J. Numer. Meth. Eng. -1977. V. l 1.
- Андриенко B.M., Сухобокова Т. П. Расчет характеристик прочности многослойных композиционных материалов за пределом упругости. // Труды ЦАГИ, Вып. 1570, 1974.
- Вазов В., Форсайт Д. Разностные методы решения дифференциальных уравнений в частных производных. М.: ИИЛ, 1963.
- Иосилевич Г. Б. Концентрация напряжений и деформаций в деталях машин.- М.: Машиностроение, 1981.-е. 224.
- Ушаков Б.Н., Даширабданов В. Д., Дунаев В. В. Исследование поляризацион-но оптическим методом напряжений в болтовых соединениях с натягом.- Известия вузов. Машиностроение. 1983. — № 8. — с. 14 — 18.
- Lee B.C., Kwak В.М. А Computational Method for Elastic Plastic Contact Problems. — Computers and Structures, 1984, V. 18,' 5.
- Биргер И.А., Мавлютов P.P. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1986, с. 560.
- Хватай A.M. Расчет клеевого соединения с учетом пластичности клея. // Ученые записки ЦАГИ. 1979. — Т. 10.- № 5. — с. 140−143.
- Dickson J.N. et al. Development of an Understanding of the Fatigue Phenomenal of Bonded and Bolted Joints in advanced filamentary Composite Materials. Air Force Flight Dynamics Laboratory, June 1972. — p. 125.
- Sandhu P. A survey of failure theories of isotropic and anisotropic materials. -APFDL -TR-72−71.
- Иерусалимский K.M., Фомин В. П. Выпучивание сжатой многопролетной панели при разрушении связей с опорными элементами. М.: Изд. отд. ЦАГИ. // Труды ЦАРИ, Вып. 2632, 1998.
- Бондаренко Д.А., Голубева Н. В., Гришин В. И. К определению энергии разрушения дискретных соединений композитных обшивок с силовым набором крыла. // Труды ЦАГИ, Вып. 2643, 2001 г. с. 23−30.
- Справочник металлиста. Редактор Владиславлев B.C. М.: МАШГИЗ. — 1959.-Т.З.- Кн. 1.
- Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1976.
- Воробьев А.З., Олькин Б. И., Стебенев В. Н. и др. Сопротивление усталости элементов конструкций. М.: Машиностроение, 1990.