Система експериментального забезпечення розрахунку на міцність і проектування механічних з'єднань авіаконструкцій із композиційних матеріалів

Abstract

Двейрін О.З. Система експериментального забезпечення розрахунку на міцність і проектування механічних з'єднань авіаконструкцій з композиційних матеріалів. – На правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.07.02 проектування, виробництво і випробування літальних апаратів. – Національний авіаційний університет, Київ, 2015. Дисертація присвячена проблемі зростання якості й експлуатаційних характеристик вітчизняних повітряних суден транспортної категорії за рахунок підвищення точності й достовірності розрахунку на міцність і проектування механічних з'єднань деталей авіаконструкцій з композитів шляхом розроблення і реалізації комплексної системи методів і засобів визначення міцності матеріалів на зминання, зріз і міжшаровий зсув, а також коефіцієнтів концентрації напружень і податливості кріпильних елементів, що максимально враховують характер навантаження з'єднань. Містить теоретичні й практичні результати, які включають аналітичний огляд стану проблеми розрахунково-експериментального забезпечення проектування агрегатів літаків з полімерних композиційних матеріалів з механічними з'єднаннями деталей; нові й модифіковані методи і засоби визначення міцності з'єднань досліджуваного класу на зминання, зріз і міжшаровий зсув; методику, зразки і пристрої для експериментального визначення концентрації напружень в зоні кріпильних елементів; аналіз їх податливості, а також основні аспекти реалізації розробленої системи експериментального забезпечення розрахунку на міцність і проектування механічних з'єднань деталей з полімерних композитів. Результати дослідження і рекомендації роботи реалізовано на ДП «Антонов» при розробленні доказових документів відповідності нормам льотної придатності АП-25 для сертифікації вітчизняних повітряних суден транспортної категорії, а також в процесі проектування агрегатів з полімерних композитів літаків Ан-140, Ан-148, Ан-158 і їх модифікацій і в навчальному процесі підготовки кадрів для авіаційної галузі України в Національному аерокосмічному університеті ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут».

Dveyrin A.Z. The system of experimental providing of strength analysis and design of mechanical joints in aircraft constructions from composite materials. – Manuscript. Thesis for the candidate of technical sciences degree, specialty 07.05.02 – design, manufacturing and testing of aircrafts. – National aviation university, Kiev, 2015 The dissertation is devoted to the problem of quality and operating characteristics increasing of domestic transport aircrafts by improving the accuracy and reliability of strength analysis and design of mechanical joints in aircraft constructions from composite materials by development and implementation of a complex system of methods and means of determining the strength of the materials on bearing stress, shear, interlayer displace-ment and stress concentration factors and fasteners compliance, which maximally consid-ers character of joints loading. It contains theoretical and practical results which include analytical review of state of the problem of calculation-experimental providing of design of aircraft aggregates from polymeric composite materials with mechanical joint of details; new and modified meth-ods and means for determining the strength of joints in considered class on bearing stress, shear, interlayer displacement; technique, samples and equipment for experimental deter-mination of stress concentration in the area of fastening elements; analysis of its compli-ance, as well as main aspects of implementation of developed system of experimental pro-viding of strength analysis and design of mechanical joints of parts from polymer com-posites. The results of the research and recommendations of the work are implemented on ANTONOV COMPANY during development of evidential documents of conformity to norms of airworthiness AP-25 for certification of domestic transport aircrafts, as well as in the design process of units from polymeric composite materials of airplanes AN-140, AN-148, AN-158 and their modifications; and in educational process of personnel training of specialists for Ukraine aviation industry in National aerospace university “Kharkiv aviation institute”.

Двейрин А.З. Система экспериментального обеспечения расчета на прочность и проектирования механических соединений авиаконструкций из композиционных материалов. – На правах рукописи. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.07.02 проектирование, производство и испытания летательных аппаратов. – Национальный авиационный университет, Киев, 2015. Диссертация посвящена проблеме роста качества и эксплуатационных харак-теристик отечественных воздушных судов транспортной категории за счет повыше-ния точности и достоверности расчета на прочность и проектирования механиче-ских соединений деталей авиаконструкций из композитов путем разработки и реа-лизации комплексной системы методов и средств определения прочности материа-лов на смятие, срез и межслойный сдвиг, а также коэффициентов концентрации на-пряжений и податливости крепежных элементов, максимально учитывающих харак-тер нагружения соединений. Проведена дифференциация комплексной проблемы создания отечественных гражданских самолетов транспортной категории, позволившая среди основных со-ставляющих этой проблемы выделить необходимость разработки системы экспери-ментального обеспечения расчета на прочность механических соединений деталей агрегатов из полимерных композитов. Впервые разработана система экспериментального определения прочности композитных деталей на смятие в механических соединениях, включающая в себя специальный образец и приспособление, обеспечившая существенное повышение точности результатов при снижении трудоемкости испытаний и расхода материалов. На базе модифицированных методик и авторских разработок синтезирован комплекс способов, образцов и устройств для определения прочности на срез эле-ментов соединения и на межслойный сдвиг. Установлены условия реализации среза от края детали и направление срезающего усилия относительно схемы армирования композита. Получена приближенная зависимость для прогнозирования прочности сложноармированного композита на срез. Теоретически, экспериментально и МКЭ исследована концентрация напряже-ний у отверстия в композите и установлено, что она существенно зависит от уровня нагружения крепежных элементов Модифицированы методика и образцы для экспериментального определения коэффициента податливости элементов механического соединения. Установлены области различной чувствительности соединения к точности оценки параметров его элементов. Результаты исследования и рекомендации работы реализованы на ГП «Антонов» при разработке доказательных документов соответствия нормам летной годности АП-25 для сертификации отечественных воздушных судов транспортной категории, а также в процессе проектирования агрегатов из полимерных композитов самолетов Ан-140, Ан-148, Ан-158 и их модификаций и в учебном процессе подготовки кадров для авиационной отрасли Украины в Национальном аэрокосмическом университете им. Н.Е. Жуковского «Харьковский авиационный институт».