Методика определения рациональных геометрических параметров элементарной ячейки Х-образного заполнителя

С. М. Мусави Сафави

Аннотация


В последнее время с целью разработки высокопрочных лёгких заполнителей трёхслойных конструкций для многофункционального применения создано большое количество ферменных структур, в том числе пирамидальных и тетраэдральных ферменных заполнителей. Разрабатывается новая ферменная структура для применения в качестве заполнителя для трёхслойных конструкций. Х-образный заполнитель состоит из дискретных элементарных ячеек в форме песочных часов, образованных соединением «паз-паз» двух плоских Х-образных ферменных элементов, изготовленных резкой металлического листа. С целью определения рациональных геометрических параметров элементарной ячейки Х-образного заполнителя предлагается строить диаграммы зависимости относительной плотности от угла наклона стержней для необходимых значений обобщённых критических напряжений при сжатии и поперечном сдвиге и обобщённых жёсткостей на сжатии и поперечном сдвиге элементарной ячейки Х-образного заполнителя. Полученные результаты показывают, что при одинаковых механических характеристиках относительная плотность рационального Х-образного заполнителя меньше относительной плотности рациональных пирамидальных и тетраэдральных заполнителей.


Ключ. слова


Относительная плотность заполнителя; ферменный заполнитель; X-образный заполнитель; рациональные параметры; элементарная ячейка заполнителя

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. 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

2. Гайнутдинов В.Г., Абдуллин И.Н., Мусави-Сафави С.М. О расчёте проектных значений плотности рациональной трёхслойной конструкции со стержневым заполнителем // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2016. № 1. С. 59-63.

3. 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. № 2. С. 11-15.

4. Абдуллин И.Н. Расчётные и экспериментальные исследования жёсткости и прочности трёхслойных конструкций с заполнителем в виде повторяющихся пирамидальных ячеек // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2015. № 1. С. 5-11.

5. Zok F.W., Waltner S.A., Wei Z., Rathbun H.J., McMeeking R.M., Evans A.G. A protocol for characterizing the structural performance of metallic sandwich panels: application to pyramidal truss cores // International Journal of Solids and Structures. 2004. V. 41, Iss. 22-23. P. 6249-6271. DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2004.05.045

6. Queheillalt D.T., Wadley H.N.G. Titanium alloy lattice truss structures // Materials & Design. 2009. V. 30, Iss. 6. P. 1966-1975. DOI: 10.1016/j.matdes.2008.09.015

7. Rathbun H.J., Wei Z., He M.Y., Zok F.W., Evans A.G., Sypeck D.J., Wadley H.N.G. Measurement and simulation of the performance of a lightweight metallic sandwich structure with a tetrahedral truss core // Journal of Applied Mechanics. 2004. V. 71, Iss. 3. P. 368-374. DOI: 10.1115/1.1757487

8. Zschernack C., Wadee M.A., Völlmecke C. Nonlinear buckling of fiber-reinforced unit cells of lattice materials // Composite Structures. 2016. V. 136. P. 217-228. DOI: 10.1016/j.compstruct.2015.09.059

9. Chandler D.L. A new twist on airplane wing design. news.mit.edu/2016/morphing-airplane-wing-design-1103

10. Комаров В.А. Проектирование силовых схем авиационных конструкций // В кн.: «Актуальные проблемы авиационной науки и техники». М.: Машиностроение, 1984. С. 114-129.

11. 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

12. Болдырев А.В., Комаров В.А. Применение моделей переменной плотности в задачах проектирования авиационных конструкций // Вестник Казанского государственного технического университета им. А. Н. Туполева. 2010. № 3. С. 7-12.

13. Wang J., Evans A.G., Dharmasena K., Wadley H.N.G. On the performance of truss panels with Kagome cores // International Journal of Solids and Structures. 2003. V. 40, Iss. 25. P. 6981-6988. DOI: 10.1016/S0020-7683(03)00349-4

14. Cote F., Biagi R., Bart-Smith H., Deshpande V.S. Structural response of pyramidal core sandwich columns // International Journal of Solids and Structures. 2007. V. 44, Iss. 10. P. 3533-3556. DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2006.10.004

15. Feng L.J., Wu L.Z., Yu G.C. An Hourglass truss lattice structure and its mechanical performances // Materials & Design. 2016. V. 99. P. 581-591. DOI: 10.1016/j.matdes.2016.03.100

16. Dong L., Deshpande V.S., Wadley H.N.G., Mechanical response of Ti–6Al– 4V octet-truss lattice structures // International Journal of Solids and Structures. 2015. V. 60-61. P. 107-124. DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2015.02.020

17. Finnegan K., Kooistra G., Wadley H.N.G., Deshpande V.S. The compressive response of carbon fiber composite pyramidal truss sandwich cores // International Journal of Materials Research. 2007. V. 98, Iss. 12. P. 1264-1272. DOI: 10.3139/146.101594

18. Zhang G.Q., Wang B., Ma L., Xiong J., Wu L.Z. Response of sandwich structures with pyramidal truss cores under the compression and impact loading // Composite Structures. 2013. V. 100. P. 451-463. DOI: 10.1016/j.compstruct.2013.01.012

19. Zhang G.Q., Wang B., Ma L., Xiong J., Yang J.S., Wu L.Z. The residual compressive strength of impact-damaged sandwich structures with pyramidal truss cores // Composite Structures. 2013. V. 105. P. 188-198. DOI: 10.1016/j.compstruct.2013.05.016

20. Xiong J., Ghosh R., Ma L., Vaziri A., Wang Y.L., Wu L.Z. Sandwich-walled cylindrical shells with lightweight metallic lattice truss cores and carbon fiber-reinforced composite face sheets // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2014. V. 56. P. 226-238. DOI: 10.1016/j.compositesa.2013.10.008


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/2541-7533-2019-18-3-99-108

Ссылки

  • Ссылки не определены.


© Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2019

 

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

 

ISSN: 2541-7533