О построении диаграмм ограничений при определении проектных параметров жёсткости и прочности ферменного заполнителя

В. Г. Гайнутдинов, Т. Ю. Гайнутдинова, И. Н. Абдуллин

Аннотация


Трёхслойная панель с ферменным заполнителем – перспективный силовой элемент лёгких жёстких конструкций, при использовании которого в несущих конструкциях необходимо знать его механические и прочностные характеристики, зависящие от структуры и свойств типовой ячейки заполнителя. В настоящее время имеющихся результатов недостаточно для оценки прочности в связи со сложностью учёта всех особенностей нагружения заполнителя стержневой структуры в виде повторяющихся пирамидальных и тетраэдальных элементарных ячеек, наиболее распространённых при создании лёгких ферменных заполнителей. При исследовании прочностных свойств элементарной ячейки полагают, что разрушение ферменной структуры может наступить при превышении напряжения текучести в материале стержней или потери их устойчивости. Схема разрушения ферменной структуры в ячейке будет зависеть от комбинации значений эквивалентных напряжений, отнесённых к элементарной ячейке.  Критическое напряжение потери устойчивости стержней обычно меньше напряжения текучести. Поэтому при построении пространственных диаграмм ограничений эквивалентных напряжений можно наблюдать достаточно сложную картину изменения предельных значений в зависимости от азимутального угла в плоскости основания ячейки. Для исследования таких диаграмм проще всего ввести параметр, определяемый отношением критического напряжения потери устойчивости к величине напряжения текучести материала стержня. Тогда построенные диаграммы ограничений не будут зависеть от конкретных критических абсолютных значений напряжений, а только от их отношения, и характер диаграмм не будет зависеть от плотности заполнителя. Проектные параметры заполнителя определяются на основе построения других диаграмм  для  заданных (потребных) значений обобщённой жёсткости на сжатие, поперечный сдвиг, обобщённых критических напряжений на сжатие и поперечный сдвиг элементарной ячейки трёхслойной конструкции, которые зависят от относительной плотности ферменного заполнителя. Совокупность этих двух диаграмм ограничений даёт более полное представление о степени оптимальности проектных параметров ферменного заполнителя.


Ключ. слова


Трёхслойные конструкции; ферменный заполнитель; диаграммы ограничений; относительная плотность заполнителя; зависимость прочности заполнителя типовой ячейки от азимутального угла

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Sypeck D.J., Wadley H.N.G. Cellular metal truss core sandwich structures // Advanced Engineering Materials. 2002. V. 4, Iss. 10. P. 759-764. DOI: 10.1002/1527-2648(20021014)4:10<759::aid-adem759>3.0.co;2-a

2. Wadley H.N.G. Multifunctional periodic cellular metals // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2006. V. 364, Iss. 1838. P. 31-68. DOI: 10.1098/rsta.2005.1697

3. Lu T., Valdevit L., Evans A. Active cooling by metallic sandwich structures with periodic cores // Progress in Materials Science. 2005. V. 50, Iss. 7. P. 789-815. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2005.03.001

4. El-Raheb M. Frequency response of a two-dimensional truss-like periodic panel // The Journal of the Acoustical Society of America. 1997. V. 101, Iss. 6. P. 3457-3465. DOI: 10.1121/1.418354

5. Franco F., Cunefare K.A., Ruzzene M. Structural-acoustic optimization of sandwich panels // Journal of Vibration and Acoustics. 2007. V. 129, Iss. 3. P. 330-340. DOI: 10.1115/1.2731410

6. Franco F., De Rosa S., Polito T. Finite element investigations on the vibroacoustic performance of plane plates with random stiffness // Mechanics of Advanced Materials and Structures. 2011. V. 18, Iss. 7. P. 484-497. DOI: 10.1080/15376494.2011.604602

7. Komarov V.A., Boldyrev A.V., Kuznetsov A.S., Lapteva M.Yu. Aircraft design using a variable density model // Aircraft Engineering and Aerospace Technology. 2012. V. 84, Iss. 3. P. 162-171. DOI: 10.1108/00022661211222012

8. Deshpande V.S., Fleck N.A. Collapse of truss core sandwich beams in 3-point bending // International Journal of Solids and Structures. 2001. V. 38, Iss. 36-37. P. 6275-6305. DOI: 10.1016/s0020-7683(01)00103-2

9. Гайнутдинов В.Г., Мусави Сафави С.М., Абдуллин И.Н. Условия разрушения пирамидальных и тетраэдальных ячеек ферменных заполнителей // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2015. Т. 71, № 2. С. 11-15.

10. Паймушин В.Н., Закиров И.И., Карпиков Ю.А. Теоретико-экспериментальный метод определения механических характеристик заполнителя складчатой структуры в виде Z-гофра. Теоретические основы и сжатие заполнителя в поперечном направлении // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2012. № 3. С. 10-17.

11. Паймушин В.Н., Закиров И.М., Карпиков Ю.А. Теоретико-экспериментальный метод определения механических характеристик заполнителя складчатой структуры в виде Z-гофра (сдвиг заполнителя в плоскостях поперечных сечений) // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2013. № 3. С. 19-26.

12. Двоеглазов И.В., Халиулин В.И. Исследование влияния конструктивных параметров z-гофра на прочность при поперечном сжатии и продольном сдвиге // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2013. № 1. С. 13-17.


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/2541-7533-2018-17-4-27-36

Ссылки

  • Ссылки не определены.


 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533