Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Прочность летательных аппаратов

Диссертационная работа:

Плаксин Сергей Викторович. Прогнозирование прочности авиационных конструкций с механическим крепежом методом интегральных уравнений : Дис. ... канд. техн. наук : 05.07.03 : Новосибирск, 2004 119 c. РГБ ОД, 61:04-5/2888

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность проблемы. Дляобеспеченияповышенныхтребованийк живучести конструкций, установленных в нормативной документации, необходимо иметь инструмент для оценки скорости роста усталостных трещин, остаточной прочности, напряженно-деформированного состояния (НДС) силовых подкрепленных конструкций летательных аппаратов с дефектами типа трещин. Учитывая необходимость рассмотрения большого количества возможных вариантов конструкции, наиболее подходящими в данном случае, представляются методы, требующие минимальных затрат времени на подготовку и модификацию исходных характеристик.

Анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) в подкрепленном элементе конструкции с повреждением является начальным этапом для расчета его остаточной прочности и долговечности. Поэтому разработка эффективных методов расчета НДС двумерных изотропных и анизотропных (композитных) пластин с трещинами, отверстиями и подкрепляющими элементами является весьма актуальной проблемой, как с теоретической, так и с практической точки зрения.

Обзор состояния проблемы и обоснование цели исследования. Исследования напряжений в упругих телах с трещинами составляют основу механики хрупкого (квазихрупкого) разрушения. Существенный вклад в развитие этого научного направления внесли: академики Н. И. Мусхелишзили, А.Ю. Ишлинский, В.В. Новожилов, Ю.Н. Работнов, Л.И. Седов, Р.А. Хри-стианович. Важную роль сыграли работы Г.И. Баренблатта, В.В. Болотина, А.Н. Гузя, Н.А.Махутова, В.И. Моссаковского, МЛ. Леонова, В.В. Панасюка, Г.С. Писаренко, Г.Н. Савина, СВ. Серенсенаидр.

Используя классические решения СПЛехницкого и Г.Н. Савина для анизотропной пластины с эллиптическим отверстием, Г.Н. Савин, Г.Си, Р. Пэрис и Г. Ирвин, Е. By, СЯ. Ярема и Г.С. Крестин, Л.Т. Бережницкий, В.В. Панасюк и их ученики, Т. Кук и С.Рау исследовали распределение напряжений в анизотропной пластине с одной изолированной трещиной. Используя решение задачи сопряжения для расширенной плоскости с разрезами, П.А. Загубиженко, Г.И. Баренблатт и ГЛ. Черешнов, Г. Си и Г. Либовиц, И.А. Прусов и его ученики рассматривали задачи о плоском напряженном состоянии анизотропной пластины с рядом трещин вдоль одной прямой.

Представляя комплексные потенциалы С.Г. Лехницкого интегралами типа Коши с неизвестными плотностями, Л.А. Филыптинский и В.Н. Макси-менко привели решение задачи для пластины с непересекающимися криволинейными разрезами к решению системы интегральных уравнений (СИУ). Этим методом решен ряд задач для анизотропной плоскости и полуплоскости. Взаимодействие двух прямолинейных трещин в ортотропной пластине изучал А.И. Зобнин, а в анизотропной пластине - В.В. Твардовский.

Обзор литературы показывает, что, несмотря на важность решения задач теории трещин для многосвязных анизотропных тел, такие исследования

3 РОС. НАЦИОНАЛЬНА* і

Cflmrflrpr^ J

практически отсутствуют. Для случая плоской задачи анизотропной теории упругости класс областей, для которых известны такие решения (функции Грина), представимые в замкнутом виде и автоматически удовлетворяющие краевым условиям на границе, крайне узок. Д. Моссаковский, С.Л. Калоеров и А.С. Космодамианский, Л.А. Филыптинский, В.Н. Максименко и др. различными способами строили такие решения для задач растяжения анизотропной полуплоскости со свободным или жестко защемленным краем. Д.В. Грилицкий получил решение задачи о действии сосредоточенной силы в бесконечной анизотропной пластине с эллиптическим отверстием, контур которого свободен или жестко защемлен.

Развитию трещин в тонкостенных элементах конструкций препятствуют ребра жесткости, накладки, стопора трещин, присоединенные, либо при помощи заклепок и болтов, либо непрерывным образом (сварка, склеивание).

В строгой математической постановке задача упругого взаимодействия изотропной пластины с приклепанным бесконечным стрингером впервые рассмотрена Б. Будянским и Т. By. Дальнейшее развитие эта задача на основе структурной теории заклепки получила в работах И.Ф. Образцова, Л.С. Рыбакова, Н.В. Лукашиной. Метод расчета клепаных панелей на основе бесструктурной теории точечных связей был использован Г.П. Черепановым. Определению влияния жесткостных и геометрических параметров подхреп-лений на развитие трещин в клепаных панелях посвящено значительное число работ, главным образом для случая изотропных бесконечных пластин с однонаправленным подкрепляющим стрингерным набором и прямолинейной трещиной при одноосном растяжении. Одно из первых исследований в этом направлении было выполнено Е.М. Морозовым и В.З. Партоном. В более строгой постановке эта задача была рассмотрена Г.П. Черепановым и В.М. Мирсалимовым. Дальнейшему исследованию этой проблемы посвящены работы В.Н. Максименко, В.М. Мирсалимова, Г.И. Нестеренко, В.П. Па-велко, Е.Г. Переславцева, Л.И. Приказчика, СВ. Шкараева, И.С. Яблонского и др., а также зарубежных ученых Д. Блума, Д. Броека, X. Влигера, Д. Кар-трайта, С. Поу, М." Ратвани, Т. Рича, Д. Рука, Д. Сандерса, Т. Свифта, Д. Ушема, Д. Уонга и др. .

Исследования влияния подкрепляющих элементов на остановку трещины и остаточную прочность панелей, а также методика построения диаграмм остаточной прочности (ОП) на основе критериев разрушений стрингеров или неустойчивого роста трещины в обшивке даны Г.И. Нестеренко, X. Влиге-ром, Т. Ричем и Д. Картрайтом, М Ратвани, Д Уилхемом и Т. Свифтом.

Из приведенного краткого обзора следует, что усилиями отечественных и зарубежных исследователей разработаны определенные методы расчетной оценки НДС, остаточных прочности и долговечности составных и подкрепленных элементов конструкций с концентраторами напряжений и получен ряд важных с результатов. Однако большинство исследований ограничено простейшей геометрией расчетной зоны, упругой работой подкрепляющих и крепежных элементов, изотропным материалом пластины. Круг задач, решаемых аналитическими методами, крайне узок и не охватывает многие

практически важные случаи. Следовательно, актуальным представляется создание на базе метода СИУ и линейной механики разрушения механико-математических моделей, расчетных методик и алгоритмов оценки НДС и несущей способности составных и подкрепленных типовых структурных фрагментов конструкций из современных металлических и композиционных материалов при сложном нагружении. Целью работы является:

создание на основе метода интегральных уравнений и линейной механики разрушения достоверных механико-математических моделей, эффективных расчетных методик и алгоритмов оценки НДС и живучести типовых фрагментов конструкций из металлических сплавов и композиционных материалов;

- исследование влияния различных факторов (геометрических, жестко-стных) на несущую способность рассматриваемых конструкций.

Научная новизна. Построены интегральные представления решений, предложены механико-математические модели и развит метод сведения задач расчета НДС, остаточной прочности и остаточной долговечности поврежденных элементов конструкций с механическим крепежом из металлических сплавов и слоистых композиционных материалов к интегральным уравнениям (ИУ). Предложены алгоритмы численного решения ИУ. Решен ряд задач, имеющих теоретическое и практическое значение.

Достоверность полученных результатов подтверждается сравнением с известными решениями, а также сопоставлением с результатами имеющихся экспериментов.

Практическая ценность. Пакеты программ, реализующие предлагаемые методики и алгоритмы, позволяют обоснованно проводить анализ результатов испытаний натурных конструкций на остаточную долговечность и прочность, достоверно устанавливать критические и допустимые повреждения конструкций, длительность развития усталостных трещин до разрушения, критические нагрузки, обосновывать пути повышения живучести конструкций, прогнозировать скорости развития трещин и несущую способность поврежденных конструкций, устанавливать периодичность осмотра элементов конструкции при испытаниях и в эксплуатации, на стадии проектирования фрагментов конструкций с учетом повышенной живучести обоснованно выбирать конструктивные параметры.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на отраслевых конференциях: по проблемам усталостной прочности авиационных конструкций (Новосибирск, СибНИА, 1986), "Эксплуатационная и конструктивная прочность судовых конструкций" (Горький, 1988), на международных конференциях КОРУС (1999,2002,2003)

Диссертационная работа обсуждалась на расширенном заседании кафедры Прочности летательных аппаратов Новосибирского Государственного Технического Университета, на семинаре кафедры строительной механики Сибирского Государственного Университета Путей Сообщения, на научно-технических советах ФГУП «СибНИА им С.Л. Чаплыгина».

Публикации. Основные результаты работы изложены в 11 научных публикациях.

Структура и объём диссертации. Настоящая работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы. Содержит 120 страниц основного текста, 34 рисунка и 4 таблицы.

Подобные работы
Устинов Георгий Николаевич
Комплексное прогнозирование деформативности и прочности элементов ротора высоконагруженных ТНА ЖРД
Шевчук Вячеслав Васильевич
Методы и средства построения эффективных измерительных информационных систем для исследования прочности конструкций летательных аппаратов
Зайцев Сергей Эдуардович
Расчет прочности элементов конструкции ракетно-космической техники при случайных нестационарных воздействиях
Костин Владимир Алексеевич
Решение обратных задач прочности тонкостенных конструкций летательных аппаратов
Сашин Максим Александрович
Прогнозирование и повышение долговечности и длительной прочности древесины в строительных изделиях и конструкциях
Старовойтов Александр Степанович
Компьютерное моделирование взаимодействия заряженных пучков с плазмой на основе самосогласованной системы интегро-дифференциальных уравнений методом независимых частиц
Федотов Илья Евгеньевич
Применение предобуславливателей для численного решения интегральных уравнений итерационными методами
Бостанова Фатима Ахмедовна
Применение методов операторных уравнений в математических моделях экономических процессов и теории приближений
Николаева Наталия Николаевна
Численные методы решения уравнений типа Абеля на компактных множествах и их применение к обратным задачам ультразвуковой потокометрии
Гущин Андрей Викторович
Идентификация параметров многомерных линейных разностных уравнений нелинейным методом наименьших квадратов

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net