Верификация расчётной модели и оценка технологии изготовления композитных деталей авиационных двигателей на основе динамических испытаний

А. В. Зинин, А. Н. Архипов, Д. П. Холобцев, Ю. А. Равикович, А. О. Шевяков, М. А. Холманова

Аннотация


Представлены результаты конечно-элементного моделирования и экспериментальной оценки динамических характеристик (форм и частот колебаний) композитного элемента конструкций силовых установок авиационной техники с целью разработки эффективных конструкторско-технологических схем реализации тонкостенных композитных деталей сложной геометрии, наиболее полно учитывающих особенности механического поведения полимерных композиционных материалов. Разработана методика определения параметров собственных колебаний композитных деталей в свободном состоянии с помощью пинг-теста, позволяющая исключить влияние условий закрепления и получить частотные характеристики, зависящие только от локальных характеристик материала, которые, в первую очередь, определяются технологией изготовления. По результатам измерений амплитудно-частотных параметров динамического отклика получены спектральные диаграммы затухающих колебаний, пиковые значения которых соответствуют экспериментальной оценке частот собственных колебаний композитной детали. По результатам пинг-теста проведена верификация расчётной модели и предложен способ оценки качества технологических процессов производства тонкостенных углепластиковых конструкций.


Ключ. слова


Авиационный двигатель; композитные детали; динамические испытания; пинг-тест; расчётная модель; собственные колебания; модальный анализ; верификация модели; технология

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Бондарь В.С., Горячева И.Г., Матвиенко Ю.Г., Капустин С.А., Темис Ю.М., Туманов Н.В., Владимиров С.А., Горохов В.А., Абашев Д.Р., Азметов Х.Х., Петров В.К., Чурилов Ю.А. Ресурс материалов и конструкций. М.: Московский Политех, 2019. 192 с.

2. Степнов М.Н., Агамиров Л.В., Зинин А.В., Котов П.И., Махутов Н.А., Петухов А.Н., Васильев Д.В., Шаврин А.В., Гаденин М.М., Кузьмин А.Е. Научные школы. Прочность машин и конструкций при переменных нагрузках. М.: МАТИ – РГАТУ им. К.Э. Циолковского, 2001. 164 с.

3. Степнов М.Н., Зинин А.В. Прогнозирование характеристик сопротивления усталости материалов и элементов конструкций. М.: Инновационное машиностроение, 2016. 392 с.

4. Рябов В.М., Ярцев Б.А. Связанные затухающие колебания композитных конструкций // Вестник Санкт-Петербургского университета. Математика. Механика. Астрономия. 2012. № 4. С. 32-38.

5. Зинин А.В., Бычков Н.Г., Першин А.В., Авруцкий В.В., Смирнова Л.Л. Термоциклическая прочность жаропрочного сплава и кинетика накопления повреждений при наложении вибрационных нагрузок // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83, № 2. С. 53-55.

6. Гринев М.А., Аношкин А.Н., Писарев П.В., Шипунов Г.С., Нихамкин М.Ш., Балакирев А.А., Конев И.П., Головкин А.Ю. Расчётно-экспериментальные исследования собственных частот и форм колебаний лопатки спрямляющего аппарата из полимерных композиционных материалов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2016. № 4. С. 106-119. DOI: 10.15593/perm.mech/2016.4.07

7. Васильев В.В. Механика конструкций из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1988. 272 c.

8. Зинин А.В., Котов П.И., Сухов С.В. Практическая механика разрушения. Т. 2. М.: МАТИ, 2012. 391 с.

9. Аношкин А.Н., Зуйко В.Ю., Шипунов Г.С, Третьяков А.А. Технологии и задачи механики композиционных материалов для создания лопатки спрямляющего аппарата авиационного двигателя // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2014. № 4. С. 5-44. DOI: 10.15593/perm.mech/2014.4.01

10. Голованов Л.И., Тюленева О.Н., Шигабутдинов Л.Ф. Метод конечных элементов в статике и динамике тонкостенных конструкций. М.: Физматлит, 2006. 392 с.

11. Иванов А.В., Леонтьев М.К. Модальный анализ динамических систем роторов // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2005. № 3. С. 31-35.

12. Зиновьев П.А., Смердов А.А., Кулиш Г.Г. Экспериментальное исследование упруго-диссипативных характеристик углепластиков // Механика композитных материалов. 2003. Т. 39, № 5. С. 595-602.

13. Киселев Ю.В., Киселев Д.Ю., Тиц С.Н. Вибрационная диагностика систем и конструкций авиационной техники. Самара: Самарский государственный аэрокосмический университет, 2012. 206 с.

14. Русов В.А. Спектральная вибродиагностика. Пермь: Вибро-Центр, 1996. 176 с.

15. Остяков Ю.А., Зинин А.В., Шевченко М.И., Феоктистова Е.С. Надёжность систем измерения эксплуатационных параметров при отработке авиационных двигателей // Материалы XXIV Международного симпозиума «Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред» (19-23 марта 2018 г., Вятичи). Т. 2. М.: ООО «ТРП», 2018. С. 116-118.

16. Бабаевский П.Г., Бухаров С.В. Формирование структуры отверждающихся композиций: учеб. пособие. М.: МГАТУ, 1993. 100 с.

17. Самипур Саджад Алиасгар, Батраков В.В., Константинов Д.Ю. Разработка методики удаления пористости конструкций из композиционных материалов при ограниченном автоклавном давлении // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2018. № 3. С. 152-156.


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/2541-7533-2019-18-4-52-63

Ссылки

  • Ссылки не определены.


© Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2020

 

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

 

ISSN: 2541-7533