Отзывы оппонентов1 (Стержневые и полупространственные модели деформирования слоистых закрученных изделий в поле стационарных и нестационарных нагрузок)

СУХОЙГРАЖДАНСКИЕ САМОЛЕТЫКомпания “Сухого" и "Алении Аэрмакки"-1 0 ■■ февраля2017Акционерное общество«Гражданские самолеты Сухого» (АО «ГСС»)ул. Поликарпова, 23Б корпус 2, Москва 125284, РФтел: +7 (495) 727 1988, факс: +7 (495) 727 1983e-mail: mfo@scac.ru, http: www.scac.ruИНН 7714175986 КПП 774850001 ОГРН 1027739155180№ 003-17-1237Ученому секретарюдиссертационного совета Д 212.125.05,Федотенкову Г.В.на №Уважаемый Григорий Валерьевич!Направляю отзыв официального оппонента доктора технических наукМитрофанова О.В. на диссертацию Нуримбетова Алибека Усипбаевича«Стержневые и полупространственные модели деформированияслоистых закрученных изделий в поле стационарных и нестационарныхнагрузок», представленную на соискание ученой степени докторатехнических наук по специальности 01.02.04 - «Механика деформируемоготвердого тела»Приложение: отзыв на 7 листах.Зам.начальника НИО прочности-г/0 ох.

/7отзывофициального оппонента доктора технических наук Митрофанова ОлегаВладимировича на диссертацию Нуримбетова Алибека Усипбаевича«Стержневые и полупространственные модели деформированияслоистых закрученных изделий в поле стационарных и нестационарныхнагрузок», представленную на соискание ученой степени докторатехнических наук по специальности 01.02.04 - «Механика деформируемоготвердого тела»Актуальность темы, которая посвящена исследованиям напряженно­деформируемого состояния (НДС) стержней с естественной закрученностьюиз композитных материалов (КМ), с учетом разработки уточненных моделей,в современных условиях не вызывает сомнений. Расширение областиприменения КМ, в частности, для лопаток газотурбинных двигателей (ГТД),является следствием проведенной работы.Объектом исследования в диссертации являются призматическиемногослойные анизотропные стержни, образованные из различных слоевлинейно деформируемого анизотропного КМ, которые в поперечномсечении имеют произвольную конфигурацию и могут находиться подсовместным действием растягивающих, изгибающих и крутящих моментов.Предмет исследования в диссертации - математические моделимеханики для расчета НДС многослойных анизотропных сред; расчетнаямодель задачи о НДС многослойного анизотропного призматическогостержня произвольного сечения при действии растягивающих сил,изгибающих и крутящих моментов и алгоритм его решения; расчётное иэкспериментальное определение собственных частот и форм колебанийтаких стержней.Общая характеристика диссертации.

Диссертация содержит 343страниц текста, состоит из введения, 6-и глав и заключения, содержит 124рисунка, библиографию из 259 наименований.Во введении обоснована актуальность и практическая значимостьнаучной проблемы. Приведен обзор литературных источников посоответствующей проблематике. Сформулированы цели и задачидиссертационной работы.

Кратко изложены пути решения выявленныхпроблем, которые реализуются в последующих шести главах диссертации.В главе 1 рассматривается краткий обзор известны экспериментальныхработ, посвященных изучению физико-механических характеристик КМ./0гOSL/$ сПредставлен анализ расчетной модели КМ и методов определения упругихпостоянных.Приведена математическая модель расчета НДС предварительнозакрученного многослойного стержня произвольного сечения, гдеперемещения любой точки слоя сечения определяются линейными иугловыми перемещениями и гипотезами о поведении выбранной характернойточке слоя, гипотезами о поведении сечения при деформированиимногослойного стержня.

Считая многослойный стержень достаточнодлинным, принято, что объемные силы и нагрузки на поверхностиприложенные по торцевым плоскостям приводятся к статическиэквивалентной продольной силе Р , изгибающим М ь М 2 и крутящемумоменту M t. Стержень из КМ имеет многослойную структуру, поэтому вработе для него решена специфическая для армированных стержней задачаоб укладки в сечении слоев постоянной толщины.На основе разработанной программы расчета о кручении многослойныхпризматических стержней прямоугольного сечения, составленного изортотропныхматериалов,проведеноисследованиераспределениякасательных напряжений, перемещения в отдельных слоях и на поверхностяхих контакта в зависимости от механических характеристик материала этихслоев.Поскольку увеличение межслоевой прочности КМ является одним изосновных способов обеспечения целостности и работоспособности стержнейиз КМ, проведен анализ, который позволяет дать оценку работоспособностианизотропной слоистой конструкций при кручении в целом в зависимости отнапряженности отдельного слоя.

Аналитическим путем установленазависимость выражения жесткости на кручение от числа слоев, котораяасимптотически стремится к пределу, характерному для однородногоанизотропного стержня с эффективными параметрами упругости. Длятонкостенных многослойных стержней, работающих в условиях кручения,предложена номограмма для оценки их характеристик жесткости накручение, что может быть эффективно использовано на этапах эскизногопроектирования.В главе 2 представлено численное решение методом конечныхэлементов (МКЭ) задачи о кручении слоистых анизотропных стержнейпроизвольного сечения.В диссертационной работе рассмотрена задача о кручении стержнейпрямоугольного, ромбовидного сечения и сечения для компрессорнойлопатки.Приведеносравнениезначенийосевыхперемещенийпрямоугольного и ромбовидного сечений, вычисленные МКЭ, с точнымизначениями.Известно, что жесткость на кручение является важной интегральнойхарактеристикой сечений многослойных стержней.

Предложенный вдиссертационной работе итерационный способ решения разрешающегоуравнения в каждой узловой точке позволяет использовать толькооперативную память ЭВМ, обеспечив одновременно необходимую точностьрешения поставленной задачи и увеличить практически без ограниченияколичество рассматриваемых узловых точек.В главе 3 приведен подробный анализ исследований, посвященныхзакрученным изотропным стержням, а также проблема составныхзакрученных стержней, решения в которых не были доведены до уровняпрактического использования. Поэтому с помощью геометрическихпредставлений для слоистых анизотропных стержней с прямолинейной осьюполучены кинематические соотношения, которые в последующемиспользованы для установления основных уравнений теории расчетазакрученных анизотропных многослойных композиционных стержней присовместном действий кручения, изгиба и растяжения.В этой главе приводится общая система дифференциальных уравненийдля поставленной задачи.

Получено четыре уравнения равновесияотносительно четырех обобщенных силовых факторов. Рассмотрены задачинелинейного поведения многослойного стержня, поперечное сечениекоторых предварительно повернуто на некоторый угол к осевой линии инагружено совестным действием растягивающего осевого усилия,изгибающих и крутящего моментов. Приводятся результаты решения в явномвиде для растяжения, кручения и изгиба многослойного стержня с начальнойзакруткой. Предложенная теория расчета указанных объектов позволяеттакже определять положение центра изгиба и оси начальной закрутки.Перемещения же любой точки многослойного сечения определяютсялинейными и угловыми перемещениями в выбранной характерной точке слояи гипотезами о поведении сечения при деформировании стержня.Использованы геометрически нелинейные соотношения, учитывающиедеформации поперечного сдвига с учетом депланации. Задача в этой главесформулирована в более общем виде, учитывающем нелинейныедеформации, эффекты поперечных сил, деформации в плоскости сечения итемпературы.

Отличительной особенностью разрешающих уравнений длямногослойного стержня является связанность, имеющихся в стержне,деформаций растяжения, изгиба и кручения в отличие от стержня изоднородного изотропного материала.Приведены результаты исследований НДС слоистой компрессорнойлопатки в поле центробежных сил в 3-х сечениях, для трех различныхвариантов сочетаний упругих постоянных в пакете слоев композиционнойлопатки, соответствующих трем различным материалам. По результатамрасчетов построено семейство кривых, отражающих зависимостидеформации растяжения, растягивающего усилия от центробежной силы,осредненного напряжения, раскрутки и жесткости на кручение по СенВенану для каждого сечения.Численные исследования естественнозакрученных стержней из КМ, в условиях близких к рабочим условиямлопаток компрессоров, позволило выявить ряд особенностей распределениянапряжений в армированных материалах, а также взаимосвязанностьдеформации растяжения и раскрутки при растяжении.В главе 4 приведены результаты численного решения определения НДСс помощью МКЭ для композиционной лопатки в пакете ANSYS и проведеносравнение с результатами расчета, полученными в третьей главе.