Диссертация (Изменение несущей способности авиационных конструкций из композиционных материалов в зависимости от силового воздействия), страница 11

На образцы наклеивались накладки из стеклоткани ЭЗ100 ТУ 5952002-99544202-2011 со связующим ВК-9 ПИ 1.2.А.256-99 ВИАМ. Образцывырезались из пластины, в зонах захватов разделывались отверстия под96стяжные болты и наклеивались тензодатчики. Собранный вакуумный пакет,процесс пропитки и разборка вакуумного пакета представлены нафотографиях (рис.57).

Из этой же пластины вырезались образцы свидетелидля определения прочностных характеристик на растяжение.Дляснижениявариативностирассматриваемыхпараметров,проводилось исследование только при изменении компонентов материала,без внедрения концентраторов или воздействия эксплуатационных факторов,что позволяет рассмотреть один из конструктивно-технологических факторовпри применении выбранной методики и подтвердить ее работоспособность.Рис. 54. Общий вид исследуемых образцов97Рис.

55 Схема армирования исследуемых образцовРис. 56 Параметры технологического процесса изготовленияисследуемых образцов98Сборка вакуумного пакета с проводящей сеткой для пропитки ипроцесс пропиткиРазборка вакуумного пакета и его структураПластина для вырезки образцов после формованияРис. 57 Последовательность изготовления исследуемых образцов99Матрица проведения нагружения представлена на рис. 58. В процессеисследования проводилось поэтапное нагружение и разгрузка образца.Сканирование проводилось по 10 сечениям с шагом сканирования 10 мм.Томограмма образца представлена на рис.

59.Рис. 58. Матрица проведения исследованияРис. 59. Томограмма образца в стенде1004.2.Обработка и анализ результатовВ результате проведения сканирования получена матрица значенийраспределения ЛКО в сечениях образца в зависимости от нагрузки. Награфиках (рис. 60-61) представлено поведение осредненных значений ЛКО иСКО в контролируемых сечениях. Стоит отметить сходное поведение вразличных сечениях при приложении нагрузки, а также наличие отклоненийв ряде сечений, свидетельствующих о наличии отдельных технологическихдефектов. При дальнейшем нагружении эти значения также имеютопределенные отклонения, что говорит о развитии отдельных повреждений,что может быть использовано при построении прочностной модели.Рис. 60.

Значения осредненных значений по сечениям в зависимости отприложенной нагрузки. Для образцов Серии 1101Рис. 61. Значения осредненных значений по сечениям в зависимости отприложенной нагрузки. Для образцов Серии 2На рис. 62 представлены графики деформирования. Можно отметитьопределённую нелинейность для образцов Серии 1, что характеризуетнакопление повреждений в материале и наличие определённого уровняпластической деформации.102Рис. 62. Типовая диаграмма деформирования для образцов Серия 1 и 2При обработке данных проводилась оценка предложенных критериев внагруженном и разгруженном состоянии относительно иходного сечения.Результирующие данные представлены на графиках рис.

63-64. Для всехграфиков построены линии тренда, которые отмечают тенденции измененияструктурной плотности материала в зависимости от нагрузки.103104Рис. 63. Графики изменения контролируемых парамтеров для образцовСерии 1.По представленым графикам поведения контролируемых критериевдля Серии 1 можно сделать следующие выводы: Общее поведение характеризует данный материал, как склонный кнакоплению дефектов в материале, при этом изменение структурынаблюдается с начального момента приложения нагрузки, чтопозволяет говорить о необходимо проведения предварительногонагружения перед проведением дефектоскопии для данного материалав производственных условиях. После 60% нагрузки наблюдается значительное изменение структурнойплотности, связанное с увеличением количества дефектов, чтохарактеризуется ростом ΔS и снижением ΔµС. Состояние материала во время приложения нагрузки и после ее снятиязначительно различается. По ΔµС различие составлет 5%, по ΔS – до8%. Развитие магистрального дефекта (значительного роста отдельногодефекта) в материале отсутствует до нагрузки 60%, что видно пографику изменения Δµmin, после чего начинается рост магистральногодефекта. С начальной нагрузки происходит разуплотнение материала (графикΔµmax), что может свидетельствовать о разрыхлении в наиболееплотных зонах материала, т.к.

при этом отсутствует рост значенийΔµmin.105Рис. 64. Графики изменения контролируемых парамтеров для образцовСерии 2.106По представленым графикам поведения контролируемых критериев дляСерии 2 можно сделать следующие выводы: Общее поведение характеризует данный материал, как склонный кхрупкому разрушению, без накопления макродефектов в структурематериала. В соотвествии с этим наличие в структуре материалатехнологических микродефектов может не вызывать разрушениеобразца при их развитии в процессе нагружения. ИзменениеΔµСсвидетельствуетонезначительномизмененииструктурной плотности, что свидетельствует о переарспределениидефектов, без их существенного накопления. ИзменениеΔS свидетельствуетопроцессеперераспределенииструктуры, при этом разница между нагруженным и разгруженнымсостоянием по данному критерию достаточно большое (до 6% приприложении нагрузки до 10% от разрушающей) Общее изменение структуры по парамтерам ΔµС, Δµmin, Δµmax меняютсявнезначительныхпределах1-2%,чтодостаточноблизкокстатистической погрешности исследования, на основе этого можносделать заключение об отсутсвии процессов накопления в образце и вданном случае ΔS может характеризовать только перераспределениеотдельных дефектов.4.3.Выводы по Главе 4Предложенная методика позволяет оценивать изменение структурыматериала под нагрузкой в зависимости от конструктивно-технологическиххарактеристик, в данном случае уровня максимально приложенной нагрузкии типа применяемых компонентов материала при неизменной технологииизготовления и укладки.107На основе предложенной методики можно сделать заключение оповеденииконструкциисиспользованиемданногоматериалапринагружении, что может быть применено: при выборе конструктивно-технологических решений на начальныхэтапах проектирования, т.к.

выходная информация позволяет оценитьнагруженное состояние, рассматриваемое при прочностном анализе, иописать процессы накопления и развития повреждений, которыепозволят более точно планировать процедуру неразрушающегоконтроля в процессе изготовления и технического обслуживания приэксплуатации. На основе предложенных критериев возможно провести сравнениеразличныхконструктивно-технологическихиспользуютсяотносительныепараметрыисследования,возможно применять для различных конструкций.108решений,т.к.которыеЗАКЛЮЧЕНИЕПри изготовлении конструкций из ПКМ одновременно происходитформирование материала, что позволяет рассматривать его как комплексрешений, в который входят армирующий материал, связующее, укладка, типтехнологического процесса и его параметры, а также конструктивныерешения.При этом характерной особенностью ПКМ, по сравнению сметаллическимиматериалами,являетсяналичиеширокогоспектравнутренних дефектов, что требует применения неразрушающих методовконтроля на большинстве этапов изготовления конструкции и значительныхзатрат на дефектоскопию конструкции в процессе эксплуатации.

В тожевремя для ПКМ свойственно наличие высокого разброса свойств приизготовлении(порядка15-20%),значительноевлияниетипатехнологического процесса и его параметров на выходные характеристикиконструкции. Поэтому для подтверждения прочностных и эксплуатационныххарактеристик используется большой объем испытаний элементарных иконструктивно-подобных образцов, что увеличивает стоимость разработки.На этап исследования элементарных образцов приходится наибольшееколичество вариантов применяемых компонентов материалов, типов укладоки отработка технологического процесса, что значительно увеличивает ихколичество по сравнению с другими уровнями испытаний.Для снижения объема испытаний необходимо использование моделейматематического и конечно-элементного моделирования, которые требуетверификации и уточнения в зависимости от типов применяемых материалов.Дляоценкиизмененийнесущейспособностиавиационныхконструкций разработана методика анализа поведения структуры материалав зависимости от силового воздействия на основе графических моделейнакопления дефектов.

В результате анализа возможен выбор конструктивнотехнологическихпараметров,повышающихнесущуюспособностьконструкций в процессе эксплуатации. Эффективность разработаннойметодики заключается в количественном описании процесса накопления109дефектов в конструкции, позволяющем проводить сравнение механизмовразрушенияпривыбореразличныхконструктивно-технологическихпараметров. Цель диссертационной работы была достигнута за счеткомплексноготомографии,применениясозданияметодавычислительнойнапряженно-деформированногорентгеновскойсостояниявконструкции и статистической обработки результатов томографическогоисследования.В диссертационной работе получены следующие основные результаты,обладающие научной новизной и практической ценностью:1.