Диссертация (Разработка методов и совершенствование технических средств оценки работоспособности эластомерных клеевых соединений конструкций летательных аппаратов), страница 2

Разработать методы оценки работоспособности ЭКС конструкций ЛА,подвергающихсяэкстремальнымпродолжительнымтеплосиловымвоздействиям, с учетом свойств механического поведения эластомерныхматериалов.2. Разработать новые и усовершенствовать существующие техническиеиспытательные средства, позволяющие проводить оценку работоспособностиЭКС в условиях, приближенных к эксплуатационным (при продолжительномтеплосиловом и комплексном термовибрационном воздействиях).3.

Выполнить экспериментальную проверку предложенных методовоценки работоспособности ЭКС при повышенных температурах (до 340 °С) наобразцах конкретного клеевого соединения, использующегося в реальныхконструкциях ЛА.4. Разработать и провести экспериментальную отработку методикиопределения долговечности ЭКС конструкции ЛА в условиях статическоготеплосилового воздействия.5. Провести апробацию разработанных методов и технических средствоценки работоспособности ЭКС на реальных конструкциях летательныхаппаратов.Объектом исследований являются конструкции ЛА, имеющие в своемсоставе эластомерные клеевые соединения, эксплуатируемые в экстремальныхусловиях комплексного теплосилового воздействия.10Предметом исследований является работоспособность эластомерныхклеевых соединений конструкций ЛА и методы ее оценки при наземнойлабораторно-стендовой отработке.Методология и методы исследования оценки работоспособности ЭКСвключают расчетные и экспериментальные методы анализа механическихсвойств эластомерных материалов и клеевых соединений на их основе, какстандартных образцов, так и реальных конструкций летательных аппаратов.Предлагаемые методы и подходы основаны на положениях механикидеформированного твердого тела, включая нелинейную теорию упругости,теорию ползучести, элементы теории вязкоупругости и общей теориипрочности и надежности машин, а также на методах планирования научногоэксперимента.Научная новизна работыпредложенныхметодовоценкизаключаетсяв научном обоснованииработоспособностиЭКСконструкцийлетательных аппаратов, а также:1.

Разработке метода и получении критериальных соотношений дляпрогнозированиядолговечностиЭКСвусловияхпродолжительноготеплосилового воздействия.2. Разработке и обосновании методического подхода к описаниюползучестиэластомерногоадгезивавусловияхпродолжительноготеплосилового воздействия.3.

Разработке и создании оригинальных испытательных средств и ихнаучно-методического обеспечения для оценки работоспособности ЭКС приназемной лабораторно-стендовой отработке конструкций ЛА.4. Получении экспериментальных данных о работоспособности ЭКС наоснове кремнийорганического герметика ВИКСИНТ У-2-28 в условиях11продолжительного нагружения при повышенных температурах (свыше 250°С).Практическую значимость диссертационной работы обосновывают:1. Разработаннаяметодикаипредложенныйкритерийоценкидолговечности ЭКС конструкций ЛА при продолжительном статическомтеплосиловом воздействии.2. Разработанный индукционный способ теплового нагружения элементовконструкций ЛА и разработанная методика оценки параметров индукционногонагревателя.3.

Оригинальныерезультатыкомплексныхэкспериментальныхисследований работоспособности ЭКС на основе герметика ВИКСИНТ У-2-28вусловияхкратковременногоипродолжительноготеплосиловоговоздействия.4. Результаты экспериментальной отработки разработанного научнометодического обеспечения для созданных технических испытательныхсредств оценки работоспособности ЭКС конструкций ЛА.5. Разработанные способы демонтажа узлов ЭКС конструкций ЛА,позволяющие предотвратить повреждения дорогостоящих деталей в процессеразборки.Результаты исследования позволяют вынести на защиту следующиеположения:1.

РазработанныеэксплуатирующихсяметодывоценкиусловияхработоспособностипродолжительногоЭКС,теплосиловоговоздействия, с учетом свойств механического поведения эластомерныхматериалов.2. Созданныеметодическоетехническиеобеспечениеиспытательныедлясредстваилабораторно-стендовойнаучнооценки12работоспособности ЭКС конструкций ЛА в условиях, приближенных кэксплуатационным.3. Методики проведения и анализ результатов экспериментальныхисследованийработоспособностипродолжительныхЭКСстатическихконструкцийЛАвусловияхтеплосиловыхикомплексныхкритериальныесоотношениятермовибрационных воздействий.4.

МетодикуопределенияпрогнозированиядолговечностииЭКСвусловияхдляпродолжительногостатического теплосилового воздействия.5. Оригинальные результаты апробации и экспериментальной отработкиразработанных методов и технических средств оценки работоспособностиЭКС реальных конструкций ЛА.Степень достоверности и апробация работы.Достоверностьполученныхвработерезультатовподтверждаетсякорректным использованием применяемых методов и математическимобоснованиемполученныхнепротиворечивостьюпринятыханалитическихположений,асоотношений,такжесопоставлениемрасчетных значений с экспериментальными, полученными для большогоколичества образцов и реальных конструкций ЛА, как в рамках настоящейработы, так и в работах по данной тематике других авторов.Основныеположениядиссертационнойработыдокладывалисьиобсуждались на следующих конференциях:– XIX Международная научно-техническая конференция «Конструкции итехнологии получения изделий из неметаллических материалов» (Обнинск,2010);– Международная научно-техническая конференция "Конструкционнаяпрочность материалов и ресурс оборудования АЭС" (Киев, 2012);13– XX Международная научно-техническая конференция по проблеме«Конструкцииитехнологииполученияизделийиз неметаллическихматериалов» (Обнинск, 2013);– Четвертая международная научная конференция «Ракетно-космическаятехника:фундаментальныеиприкладныепроблемы»(Москва,МГТУ им.

Н.Э.Баумана, 2013);–Международнаядеформированияиконференцияразрушениятвердых«Наследственнаятел–механиканаучноенаследиеЮ.Н.Работнова» (Москва, ИМАШ РАН, 2014);– II Международная конференция «Живучесть и конструкционноематериаловедение» (Москва, ИМАШ РАН, 2014);–Международнаяконференция«Деформированиеиразрушениякомпозиционных материалов и конструкций» (Москва, ИМАШ РАН, 2014);– Научная конференция «Материалы и технологии герметизации»,посвященная 100-летию со дня рождения д.т.н. Н.Б.Барановской (Москва,ВИАМ, 2015).Публикации.По тематике диссертационной работы опубликовано 14 научных работ,4из которых опубликовано в изданиях, входящих в перечень ВАК, 5 работопубликовано в изданиях, входящих в базу цитирования РИНЦ.

Также порезультатам диссертационной работы получены 2 патента на изобретение иожидается положительное решение по одной заявке на получение патента.Структура и объем диссертации.Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения,списка литературы и XX приложений. Работа представлена на 212 страницахосновного текста, включающего 71 рисунок, 11 таблиц и список литературыиз 181 наименования.14ГЛАВА 1.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПРОБЛЕМАТИКА ОЦЕНКИРАБОТОСПОСОБНОСТИЭЛАСТОМЕРНЫХКЛЕЕВЫХСОЕДИНЕНИЙ КОНСТРУКЦИЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВК эластомерным конструкционным материалам относятся резины,каучуки, герметики, термоэластопласты, полиуретаны, а также прочиеаморфныеполимеры,находящиесявпроцессеэксплуатацииввысокоэластическом состоянии, то есть проявляющие способность к большимобратимым деформациям приотносительно невысоком значении модуляупругости.

Эластомерные материалы также способны к высокой степенипоглощения и рассеивания механической энергии, что позволяет использоватьих в качестве вибропоглощающих и демпфирующих элементов конструкций.Влитературеэластомерныематериалыназываютэластомерами,гиперупругими или резиноподобными материалами.Комплекс уникальных физико-механических свойств эластомерныхматериалов обуславливает спектр и объемы их широкого использования[23,30,53-56].Благодаря хорошей адгезии к поверхностям различных материаловэластомеры нашли широкое применение в качестве адгезивов клеевыхсоединенийразличныхэксплуатирующихсявэлементовконструкциймашиностроительнойразрабатываемыхотрасли,иприборостроении,медицине, судостроении, вагоностроении, а в особенности авиационной иракетно-космической техники (АРКТ).Применение эластомерных клеевых соединений в узлах и агрегатахответственных конструкций современной техники приводит к необходимостипрогнозирования характеристик деформирования и разрушения эластомерныхматериалов, использующихся в качестве адгезивов.