Диссертация (Изменение несущей способности авиационных конструкций из композиционных материалов в зависимости от силового воздействия), страница 12

Анализ проектных работ и методов неразрушающего контроля,применяемых в авиационной промышленности, показал, что для изученияструктуры ПКМ при выборе конструктивно-технологических параметров,влияющих на несущую способность, целесообразно применение метода ВРТи исследование конструкций при силовом воздействии.2. Предложены количественные критерии на базе осредненных повысоте рабочей зоны образца результатов томографической информации,позволяющиесравниватьразличныеконструктивно-технологическиепараметры и исследовать поведение конструкции при силовом воздействии.Критерии основываются на описании распределения ЛКО относительноисходногосостоянияконструкцииимогутрассматриватьсякакдополнительный параметр оценки конструктивно-технологических решений,что позволяет анализировать процессы изменения структуры материала вавиационных конструкциях из ПКМ.3.

Разработан и изготовлен специальный стенд для исследованияструктурной плотности с применением метода ВРТ. Стенд включает датчикопределения приложенной силы, «прозрачную» рабочую зону, выполненнуюиз ПКМ, механизм загрузки, блок поддержания постоянства нагрузки (уходнагрузки составляет ±0,25 кН).4.Доказанаэлементарныхвозможностьобразцахбезпроведенияконструктивных110исследованийинатехнологическихконцентраторов с применением критериев, осредненных по высоте изделия,что значительно снижает трудоемкость проведения исследования. При этомсреднеквадратичная погрешность измерений составила 1%.5.Разработана методика, основанная на использовании силовоговоздействия и статистической обработки результатов, позволяющая получатьновый массив информации о состоянии конструкции под нагрузкой.6.Установлено, что изменение значений разработанных критериевсостояния конструкции во время и после снятия силового воздействиясоставляет до 7%.7.В случае исследования материалов, для которых характернонакопление повреждений, деградация структуры материала начинается сначального этапа приложения нагрузки (до 20% от разрушающей нагрузки) идостигает 3-4%.

В процессе нагружения образцов до разрушения изменения вструктуре их материала могут достигать 15-18% по отдельным критериям.Полученныеверификацииконструкцийрезультаты,прочностныхизПКМприпозволяютмоделейповыситьэффективностьпрогрессирующегооптимизацииразличныхразрушенияконструктивнотехнологических параметров.Предложенная методика позволяет проводить оценку различныхконструктивно-технологических параметров и может применяться наразличных этапах жизненного цикла изделия. Решения для исследованияэлементарных образцов, предложенное в данной работе, наиболее актуальнона начальных этапах разработки новой конструкции, в качестве одного изкритериев выбора материала и оценки его эксплуатационных характеристикна ранних этапах исследования, для которого характерна большаявариативность конструктивно-технологических параметров.111СПИСОК СОКРАЩЕНИЙВРТ – вычислительная рентгеновская томографияМКЭ – метод конечных элементовПКМ – полимерный композиционный материалЛКО – линейный коэффициент ослабленияСКО – среднеквадратичное отклонениеНДС – напряженно деформированное состояние112СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ1.Advisory Circular № 20-107B Composite aircraft structure.

– USA:FAA, 2009.2.Aviation maintenance technical handbook – Airframe Volume 1–USA: FAA, 2012.3.Banks-Sills L. Application of the finite element method to linearelastic fracture mechanics/ Banks-Sills L.// Applied Mechanics Reviews. – 1991. Vol. 44. - pp. 447-461.4.Brault R. In-situ Analysis of Laminated Composite Materials by X-rayMicro-Computed Tomography and Digital Volume Correlation / Brault R.,Germaneau A., J. C.

Dupré, P. Doumalin, S. Mistou, M. Fazzini // ExperimentalMechanics. – 2013. - Volume 53, Issue 7. - pp 1143-11515.Camanho P.P. Stress analysis and strength prediction of mechanicallyfastened joints in FRP: a review/ Camanho P.P., Matthews F.L.// Composites PartA. – 1997 - 28A. – pp. 529-547.6.Shama Rao N. Carbon Composites Are Becoming Competitive AndCost Effective/ Shama Rao N., Simha T. G. A., Rao K. P. and Ravi Kumar G.

V.V. - External Document Infosys Limited, 2016.7.Chang F.K. Post-failure analysis of bolted composite joints in tensionor shear-out mode failure/ Chang F.K., Chang K.Y. // Journal of CompositeMaterials. – 1987. – v. 21. – pp. 809-833.8.Composite materials handbook: Polymer matrix composites materialsusage, design, and analysis.

Volume 3. - Department of defense handbook MILHDBK-17-3F. – 2002. - 693 p. Volume 3 of 5.9.Composites and Their Applications/ Edited by Ning Hu. - Croatia,InTech. – 2012. - 424 p.10.D. Penumadu Damage of Composite Materials Subjected to ProjectilePenetration Using High Resolution X-Ray Micro Computed Tomography / D.Penumadu, F.

Kim, J. Bunn // Experimental Mechanics. – 2015. - pp 1-10.11311.Daniel, I.M. Failure of Composite Materials, Strain/ Daniel, I.M.//Experimental Mechanics. – v 43(1). – pp. 4–12.12.DOT/FAA/AR-03/19 Material Qualification and Equivalency forPolymer Matrix Composite Material Systems: Updated Procedure. - USA, FAA. –2003.13.DOT/FAA/AR-95/109 Comparative Evaluation of Failure AnalysisMethods for Composite Laminates. - U.S. Department of Transportation FederalAviation Administration.

– 1996.14.Dr. Darrel R. Tenney NASA Composite Materials Development:Lessons Learned and Future Challenges/ Dr. Darrel R. Tenney// NATO Researchand Technology Agency (RTA). – 2009.15.Gerhard H. Two new techniques to improve interferometricdeformation-measurement: Lockin and Ultrasound excited Speckle-Interferometry/ Gerhard H., Busse G. – Berlin: Springer-Verlag, 2005.

- pp.530-538.16.Green A.K. Infrastructure development for incorporating fibre-opticsensors in composite materials/ Green A.K., Zaidman M., E Shafir, M Tur and SGali// Smart Mater. Struct. – 2000.- v 9. –pp. 316–321.17.Handbook of Adhesives and Sealants/ Edited by Philippe Cognard. -Netherlands, Amsterdam: Elsevier Science Ltd., 2006.18.Hashin Z. Failure criteria for unidirectional fiber composites/ HashinZ.// Journal of Applied Mechanics.- 1980.- vol.

47.- pp. 329-334.19.Hill R. Elastic properties of reinforced solids: Some theoreticalprinciples/ Hill R.// Journal of the Mechanics and Physics of Solids.- 1963.- vol.11.- pp. 357-372.20.I. Yu. Solodov New advances in air-coupled ultrasonic NDT usingacoustic mode conversion/ I.

Yu. Solodov, G. Busse. – Berlin: Proc. EC NDT,2006.11421.Jaap H. Heida Evaluation of Non-Destructive Inspection Methods forComposite Aerospace Structures/ Jaap H. Heida, Derk J. Platenkamp.- Prague:International Workshop of NDT Experts, 2011.22.Kassapoglou Ch. Design and Analysis of Composite Structures: WithApplications to Aerospace Structures/ Kassapoglou Ch.- Chichester: Wiley, 2010.- 300 p.23.Lessard L.B. Two-dimensional modeling of composite pinned-jointfailure/ Lessard L.B. and Shokrieh M.M.// Journal of Composite Materials. – 1995.– v 29. – pp.

671-697.24.Liang Cheng Comparison of Nondestructive TestingMethods onDetection of Delaminations in Composites / Liang Cheng, Gui Yun Tian // Journalof Sensors. – 2012.- Volume 12. – 2012.25.Nikishkov Y. Measurement of voids in composites by x-ray computedtomography/ Nikishkov Y., Airoldi L., Makeev A. // Comp. Sci. Technol. - 2013. V.

89. - p. 89-97.26.Pardoe Alan The future of Air Transport/ France: Airbus, 2012.27.Pat. US 7,186,367 B2. Double vacuum bag process for resin matrixcomposite manufacturing/ Hung Hou Tan, Jensen B. J.; publ. 06.03.2007.28.Philippe Benhamou From Air Transport System 2050 Vision toPlanning for Research and Innovation Association of European ResearchEstablishments in Aeronautics. – German, 2012.29.Plastic progress/ Bruyne M.A.// Flight.

– London. – 1939. - VolXXXV.30.Richard H. The application of X-ray computed tomography tomaterials development/ Richard H., Bossi Ph.D., Gary E. Georgeson Ph.D. // JOM.- 1991. - Volume 43, Issue 9. - pp 8-15.31.Seon G. Effects of defects on interlaminar tensile fatigue behavior ofcarbon/epoxy composites/ Seon G., Makeev A., Nikishkov Y., Lee E.

// Comp.Sci. Technol. - 2013. - V. 89. - pp. 194-201.11532.Shigang Ai Finite Element Modeling of 3D Orthogonal Woven C/CComposite Based on Micro-Computed Tomography Experiment/ Shigang Ai, ZhuXiaolei,Mao Yiqi,Pei Yongmao, Fang Daining// Application CompositeMaterials.

– 2014. - V21.- pp. 603–614.33.Suong V. Hoa Principles of the Manufacturing of CompositeMaterials/ Suong V. Hoa// USA: DEStech Publications, Inc., 2009. - 337 p.34.The possibilities of CT and VG Studio MAX/ USA: Volume GraphicsGmbH, 2009.35.Tsai S.W., (1971). A General Theory of Strength for AnisotropicMaterials/ Tsai S.W., Wu E.M. // Journal of Composite Materials. -1971. - v 5(1).– pp.

58–80.36.Vasiliev V.V. Mechanics and Analysis of Composite Materials/Vasiliev V.V., Morozov E.V. – USA: Elsevier, 2001. - 412 p.37.Аверко-Антонович И.Ю. Методы исследования структуры исвойств полимеров: учеб. пособие/ Аверко-Антонович И.Ю., Бикмуллин Р.Т.Казань: КГТУ, 2002. - 604 с.38.Алентьев А.Ю. Связующие для полимерных композиционныхматериалов/ Алентьев А.Ю., Яблокова М.Ю. - М.: МГУ, 2010.39.Бакулин В.Н. Методы повышения качества изготовления изделийиз полимерных композиционных материалов на основе применениякомпьютерной томографии как метода неразрушающего контроля/ БакулинВ.Н., Ларин А.А., Резниченко В.И. // Инженерно-физический журнал. - 2015.- Т.