Диссертация (Разработка методов и совершенствование технических средств оценки работоспособности эластомерных клеевых соединений конструкций летательных аппаратов)

Стр.ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………... 6Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПРОБЛЕМАТИКА ОЦЕНКИРАБОТОСПОСОБНОСТИЭЛАСТОМЕРНЫХКЛЕЕВЫХСОЕДИНЕНИЙ КОНСТРУКЦИЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ…… 141.1.Особенности физического строения и механического поведенияэластомерных материалов ………………………..……………………. 151.1.1. Уравнения состояния эластомерных материалов……………..181.1.2. Вязкоупругие свойства эластомеров …………………………..231.1.3. Методырасчетаипрогнозированияразрушенияэластомерных материалов……………………………………….. 291.2.Клеевые соединения на основе эластомерных материалов…….........341.2.1.

Общие сведения о клеевых соединениях………………........... 351.2.2. Эластомерные клеевые соединения…………………...………. 411.3.Клеевые соединениявысокоскоростныхв элементах конструкцийЛАавиационнойисовременныхракетно-космическойтехники…………………………………………………………………… 431.3.1. Основныесхемыирежимыэксплуатацииклеевыхсоединений конструкций ЛА…………………………………… 451.3.2. Методы и технические испытательные средства оценкиработоспособности клеевых соединений конструкций ЛА...... 501.4.Выводы по главе 1…………………………………………………........ 58Глава 2.

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЭЛАСТОМЕРНЫХКЛЕЕВЫХСОЕДИНЕНИЙКОНСТРУКЦИЙЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ …………………………………………..2.1.60Оценка работоспособности при кратковременных механическихнагрузках………………………………………………………………..632.1.1. Типы упругих потенциалов эластомерных материалов……..642.1.2.

Конечные деформации эластомерного материала прирастяжении………………………………………………............ 703Стр.2.1.3. Конечныедеформацииэластомерногоматериалаприпростом сдвиге………………………………………………….. 742.2.Оценка работоспособности при продолжительных нагрузках вусловиях ползучести эластомерного адгезива...……………………..782.2.1. Наследственные определяющие соотношения ползучестиэластомерного материала ……………...……………………… 802.2.2. Техническая теория ползучести эластомерного адгезива…….. 842.3.Долговечность клеевых соединений в условиях продолжительноготеплосилового воздействия……….......................................................2.3.1.87Математическая модель долговечности при статическихтеплосиловых воздействиях…..................................................892.3.2.

Обобщенная модель долговечности …………………………….. 922.4.Выводы по главе 2………...……………………………………………. 96Глава 3. ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИКЛЕЕВЫХСОЕДИНЕНИЙКОНСТРУКЦИЙЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ПРИ НАЗЕМНОЙ ОТРАБОТКЕ…….. 983.1.Индукционныйспособтепловогонагруженияэлементовконструкций высокоскоростных ЛА…………………………………… 993.1.1.

Инженерная методика расчета индукционного нагревателядля теплового нагружения элементов конструкций ЛА…….. 1043.1.2. Техническиеособенностиизготовленияспециальногоиндукционного нагревателя…………………………………… 1113.2.Лабораторнаяиспытательнаяработоспособностиклеевыхустановкасоединенийпридляоценкитеплосиловыхвоздействиях…………………………………………………………….. 1133.2.1. Схемаустановкидлявоспроизведениятеплосиловыхвоздействий при скоростном одностороннем нагреве…........1144Стр.3.2.2. Схемаустановкидлявоспроизведениястатическихтеплосиловых воздействий …………………………………….. 1183.3. Лабораторный испытательный комплекс для исследований стойкостии работоспособности клеевых соединений конструкций ЛА прикомплексных термовибрационных воздействиях……………………..

1223.3.1. Состав, технические характеристики и принцип действиялабораторного комплекса.........................................................1223.3.2. Методика испытаний клеевых соединений на стойкость прикомплексных термовибрационных воздействиях….................1263.4. Выводы по главе 3 …..………………………………………………..… 128Глава 4.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЭЛАСТОМЕРНЫХ КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ НАОСНОВЕ ГЕРМЕТИКА ВИКСИНТ У-2-28………………………………4.1.130Работоспособность при кратковременных нагрузках...…………….... 1304.1.1. Определение параметров упругих потенциалов адгезива порезультатам испытаний образцов на растяжение……………. 1314.1.2.

Конечные сдвиговые деформации адгезива ……………......... 1364.2.Ползучесть клеевого соединения при продолжительных нагрузках….… 1394.2.1. Методика проведения испытаний на ползучесть при сдвиге…..1404.2.2. Результаты испытаний клеевых соединений на ползучестьпри сдвиге……………………………………………………….. 1444.3.Длительная прочность и долговечность клеевых соединений………. 1524.3.1. Методика проведения испытаний на долговечность пристатическом теплосиловом воздействии……………………….

1534.3.2. Экспериментальнаяотработкаметодикииспытанийнадолговечность……………………………………………………. 1575Стр.4.3.3. Результаты испытаний клеевых соединений на долговечностьпри сдвиге………………………………………………………... 1634.4.Выводы по главе 4 ……………………………………………………..168Глава 5. ОЦЕНКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЭЛАСТОМЕРНЫХКЛЕЕВЫХСОЕДИНЕНИЙРЕАЛЬНЫХКОНСТРУКЦИЙЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ …………………………………………… 1705.1.Экспериментальныесоединенийвисследованияусловияхработоспособностипродолжительныхклеевыхстатическихтеплосиловых воздействий…………………….....................................1705.1.1.

Работоспособность клеевых соединений малогабаритныхконструкций ЛА………………………......................................1705.1.2. Работоспособность клеевых соединений крупногабаритныхконструкций ЛА…………………………………………………. 1755.2.Экспериментальные исследования работоспособности и стойкостиклеевыхсоединенийприкомплексныхтермовибрационныхвоздействиях……..................................................................................5.3.179Демонтаж эластомерных клеевых соединений конструкций ЛА............ 1865.3.1. Демонтаж клеевых соединений методом продолжительноготеплосилового воздействия …………………………………… 1875.3.2. Способ разборки узла эластомерного клеемеханическогобайонетного соединения ……………………………………… 1905.4.Выводы по главе 5………………………………………………..……..

194ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ….….…….196СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………..……….. 1986ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследования.Одним из основных условий развития современной промышленности иповышения уровня обороноспособности страны является применение новыхконструкционныхэксплуатационныематериалов,позволяющиххарактеристикиузловконструкций, машин и механизмов.полимерныематериалы,улучшитьитехническиеагрегатов,исоздаваемыхК таким материалам относятсянаходящиесявпроцессеэксплуатацииввысокоэластическом состоянии и называемые эластомерным материалами илиэластомерами. Комплекс уникальных физико-механических характеристик(ФМХ) эластомерных материалов обуславливает их широкое применение вомногихотрасляхсовременнойпромышленности(машиностроение,нефтегазовая промышленность, судостроение, гражданское строительство,медицина, приборостроение и другие).В авиационной и ракетно-космической технике (АРКТ) эластомерыиспользуются в качестве адгезионных материалов для соединения элементовконструкций летательных аппаратов (ЛА) и герметизации внутренних отсеков.Применение эластомерных клеевых соединений (далее – ЭКС) зачастуюявляется единственно возможным решением важной и сложной задачиобеспечениятребуемогоуровняработоспособностиузласоединенияразнородных элементов конструкций ЛА.

ЭКС по многим техническимпараметрам (прочности, герметичности, виброизоляции, а также способностикомпенсации разности в тепловых коэффициентах линейного расширениясоединяемых материалов) превосходят другие способы соединения ипозволяютнаходитьувеличиваяприпринципиальноэтомновыетехническийвысокоответственных конструкций ЛА.конструктивныересурсузловрешения,соединения7Однако, в связи с постоянно повышающимися требованиями к тактикотехническим характеристикам (ТТХ) конструкций ЛА происходит неизбежноеужесточение условий эксплуатации (повышение уровней эксплуатационныхнагрузок, увеличение длительности эксплуатации и изменение характеравнешних воздействий) узлов и агрегатов ЛА, в том числе и узлов ЭКС деталейконструкций.

Это приводит к эксплуатации высокоответственных узлов ЭКС вэкстремальных для себя условиях, при которых происходит потеря ихработоспособности по причинам, прогнозировать которые не позволяютсуществующие технические средства и методы оценки.ВсложившихсявысокоманевренныхусловияхЛАссозданиеновыхгарантированнымвысокоскоростныхуровнемнадежностииибезотказности узлов и агрегатов их конструкций требует разработки новыхметодов, повышающих надежность результатов оценки работоспособностиЭКС,исовершенствованиясуществующихтехническихсредств,увеличивающих точность воспроизведения эксплуатационных нагрузок припроведении наземных испытаний, чем и обусловлена актуальность даннойдиссертационной работы.Степень разработанности темы исследования.Проблема разработки методов и совершенствования технических средствоценки работоспособности ЭКС конструкций ЛА носит комплексныйхарактер, поскольку для ее решения требуется изучение существующихмоделей механического поведения эластомерных материалов, проведениеанализа особенностей клеевых соединений (КС) на основе эластомерныхадгезивов и, наконец, исследование использующихся методов и техническихсредств оценки их работоспособности с учетом специфики эксплуатации.Существуетбольшоеколичествонаучныхработ,посвященныхисследованию механического поведения высокоэластичных материалов, атакже разработке способов описания их деформационных и прочностных8свойств в условиях характерных конечных деформаций.

Фундаментальноезначение в этом вопросе имеют работы Л. Трелоара [1], В.В. Новожилова [2],Ю.Н. Работнова [3], Р.С. Ривлина [4], Г.М. Бартенева [5], А. Грина иДж. Адкинса [6], А.И. Лурье [7] и других [9]. В последние годы вопросамразвития способов описания высокоэластических материалов посвященыработы А.А. Адамова [10], Ю.А. Гамлицкого [11], В.А. Левина [12, 13],В.М. Малькова [144-146], А.А. Тагера [14], R.C.

Lin [158], H. Xiao [159] идругих [15]. Исследование прочностных свойств эластомерных материаловотражено в работах А.А. Аскадского [16], В.И. Дырды [17], Г.М. Бартенева[18, 19], Ю.С. Зуева [20].Вопросы, связанные анализом механического поведения и особенностейконструкций клеевых соединений на основе эластомерных материалов,областью их применения и методами оценки работоспособности, отражены вработахА.А. Берлина [21], И.А.

Новакова [22], А.В. Поциуса [23],Г.В. Малышевой [24-27], А.П. Петровой [28, 29], Ж.-Ж. Вильнава [30],Н.К. Ивченко [31] и других [32-38].В области существующих методов и технических средств оценкиработоспособности клеевых соединений на основе эластомерных адгезивов вконструкциях ЛА необходимо отметить труды М.Ю. Русина [39-42],Ю.В. Липовцева [43, 44], Е.И. Суздальцева [45, 46] Н.И. Бауровой [47, 48],О.В. Татарникова [49], В.И.

Неповинных [50, 51].Вданнойкомплексногодиссертационнойисследованияработепроблемыпредставленыактуализациирезультатыметодологииииспытательной базы для оценки работоспособности ЭКС конструкций ЛА, сучетом особенностей механического поведения эластомерного адгезива вусловиях ужесточения режимов эксплуатации современных ЛА авиационнойи ракетно-космической техники, что подчеркивает актуальность проводимогоисследования.9Целью диссертационной работы является разработка методов исовершенствованиетехническихиспытательныхсредствоценкиработоспособности ЭКС для повышения надежности и достоверностирезультатов наземной лабораторно-стендовой отработки конструкций ЛА.Основныезадачидиссертационнойработы,всоответствииспоставленной целью заключаются в следующем:1.