Отзыв_Ю.П.Зезина (Разработка методов и совершенствование технических средств оценки работоспособности эластомерных клеевых соединений конструкций летательных аппаратов)

отзыв официального оппонента на диссертацию Терехина Александра Васильевича «Разработка методов и совершенствование технических средств оценки работоспособности эластомерных клеевых соединений конструкций летательных аппаратов», представленную к защите на соискание ученои степени кандидата технических наук по специальностям: 01.02.06— «Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры» и 01.02.04— «Механика деформированного твердого тела» Актуальность темы диссертационной работы Клеевые соединения находят все большее применение в различных отраслях современной техники.

В авиастроении клеи широко используются для соединения металлов и неметаллических материалов в узлах, панелях, секциях и агрегатах. Во многих случаях клеевое соединение разнородных материалов является единственно возможным технологическим решением, обеспечивающим требуемую несущую способность конструкций. Развитие авиационной техники приводит к ужесточению условий эксплуатации клеевых соединений, что требует тщательного изучения их прочности и надежности, а также разработки новых, более эффективных методов оценки работоспособности соединений. Диссертационная работа Терехина Александра Васильевича направлена на решение именно этих актуальных задач — разработку методов и совершенствование технических средств оценки работоспособности клеевых соединений авиационных конструкций. Научная новизна Научная новизна полученных автором расчетных и экспериментальных результатов несомненна.

Разработаны новые установки для экспериментального исследования де формационных и предельных характеристик. Получены новые экспериментальные данные об особенностях деформирования и разрушения клеевых соединений в условиях, моделирующих условия эксплуатации современных летательных аппаратов. Разработаны новые методы прогнозирования долговечности клеевых соединений.

Практическая значимость Результаты диссертации представляют несомненный научный интерес и имеют очевидное практическое значение. В качестве основных результатов, определяющих практическую значимость работы, следует отметить разработку новых установок для экспериментального исследования прочности адгезионных соединений, разработку эффективного метода демонтажа клеевых соединений, экспериментальные данные по кратковременной и длительной прочности клеевых соединений.

Структура и содержание диссертационной работы Структура диссертации традиционна — введение, пять глав с изложением полученных результатов исследования, заключение с выводами по работе и список использованной литературы. Во введении дана краткая характеристика диссертации, обоснована актуальность темы исследования, сформулированы направления и цели работы, перечислены основные положения, выносимые автором на защиту, описана научная новизна и практическая значимость полученных результатов. Приведены также сведения об апробации результатов диссертационной работы и основных публикациях, достаточно полно отражающих содержание диссертации.

В первой главе диссертации дан обзор современного состояния исследований и разработок в области конструкции клеевых соединений и методов оценки их работоспособности. Приведена классификация клеевых соединений по конструктивным призракам соединяемых элементов и типам применяемых адгезивов. Более подробно рассмотрены клеевые соединения с использованием адгезивов на основе эластомеров. Обсуждено влияние геометрических характеристик соединений на их прочность. Рассмотрены особенности применения эластомерных клеевых соединений в конструкциях летательных аппаратов. Дан обзор современных методов оценки кратковременной и длительной прочности соединений. Приведены примеры эффективного использования эластомерных адгезивов для соединений элементов конструкций современных летательных аппаратов. Показано, что повышение тактико-технических характеристик летательных аппаратов приводит к ужесточению условий нагружения клеевых соединений.

Особо следует отметить приведенный в первой главе анализ основных нормативных документов, определяющих параметры и порядок оценки прочностных и деформационных характеристик клеевых соединений. На основе этого анализа показано, что применяемые в настоящее время стандартизированные методы позволяют прогнозировать работоспособность эластомерных клеевых соединений лишь при кратковременных режимах нагружения, а использующиеся при этом технические испытательные средства не учитывают в полной мере специфики эксплуатации клеевых соединений в конструкциях высокоскоростных летательных аппаратов. ВтодаяГгяава диссертации посвяпзена анаеизу современнмх методов оценки работоспособности эластомерных клеевых соединений элементов конструкций летательных аппаратов с учетом особенностей режимов их эксплуатации. На основании обстоятельного литературного обзора обоснован выбор соотношений, определяющих связь между истинными напряжениями и конечными деформациями, характерными для механического поведения материалов рассматриваемого класса.

С использованием принятых определяющих соотношений проведен анализ деформации эластомеров при растяжении и простом сдвиге, реализующихся в процессе эксплуатации клеевых соединений. Отмечено, что для описания особенностей вязкоупругого поведения эластомерных адгезивов возможно использовать интегральные уравнения наследственного типа с ядром ползучести известного вида, а также соотношения теории старения, определяющие закономерности развития деформаций ползучести в зависимости от температуры и приложенного напряжения.

Описана методика идентификации постоянных и материальных функций, входящих в принятые определяющие соотношения. Разработано обобщение известных представлений долговечности эластомерных материалов, позволяющее определить температурные зависимости коэффициентов принятого уравнения и эффективно прогнозировать время до разрушения клеевых соединений в условиях эксплуатации.

Показано, что с использованием известного принципа температурно-временной аналогии возможно построение более информативных обобщенных зависимостей долговечности клеевых соединений от температуры и величины действующих напряжений. В третьей главе диооертации предотавпены опиеаниа разработанньы автором технических средств термомеханических испытаний клеевых соединений при режимах нагружения, моделирующих условия эксплуатации современных летательных аппаратов.

Приведено описание технической реализации индуктивного способа теплового нагружения узлов и элементов конструкций высокоскоростных летательных аппаратов. Изложены технические особенности конструкции и технологии изготовления ряда специальных индукционных нагревателей с различными геометрическими и эксплуатационными характеристиками.

Представлено описание новых лабораторных установок для экспериментального исследования работоспособности клеевых соединений при термомеханических нагрузках, характерных для режимов эксплуатации современных летательных аппаратов. Первая из представленных в диссертации установок предназначена для оценки кратковременной прочности клеевых соединений под действием сдвиговой нагрузки в условиях скоростного одностороннего нагрева в соответствии с заданным тепловым режимом, моделирующим реальные условия эксплуатации исследуемых соединений. Разработана модификация этой установки для проведения испытаний образцов клеевых соединений на длительную прочность и долговечность при постоянном уровне сдвигового напряжения и заданном значении температуры.

Для оценки влияния вибраций на прочностные характеристики клеевых соединений разработан и создан новый испытательный комплекс, позволяющий проводить усталостные и ресурсные испытания конструкций. Комплекс дает возможность исследовать также влияние клеевого соединения на динамические характеристики соединяемых элементов конструкций летательных аппаратов. В диссертации описана методика испытаний клеевых соединений на стойкость к комплексным термовибрационным воздействиям. В~возне той главе диооертационной работы предетавпены результаты экспериментального исследования механических характеристик клеевых соединений стали и керамики на основе адгезива ВИКСИНТ У-2-28. По данным стандартных испытаний образцов адгезива на растяжение проведена идентификация материальных функций и постоянных соотношений, принятых для определения высокоэластических свойств исследуемого материала.

Показано, что выбранные определяющие соотношения с удовлетворительной точностью описывают диаграммы деформирования клеевых соединений. Проведены испытания клеевых соединений на ползучесть в широком диапазоне значений температуры и приложенного напряжения. Для математического описания процесса ползучести адгезива в клеевых соединениях предложено использовать уравнения линейной теории вязкоупругости и развитой в работе технической теории ползучести клеевых соединений. Определены постоянные материала в принятых определяющих соотношениях, показано, что выбранные теоретические представления адекватно описывают ползуче сть клеевых соединений в исследуемых условиях нагружения. С использованием метода температурно-временной аналогии и эмпирического соотношения для связи между долговечностью и приложенным напряжением получены обобщенные диаграммы долговечности исследуемых клеевых соединений.

Пятая глава диссертации посвящена описанию исследований работоспособности эластомерных клеевых соединений реальных элементов конструкций летательных аппаратов. Представлены результаты натурных испытаний клеевых соединений с различными габаритными размерами под действием продолжительных термомеханических нагрузок.

Для учета влияния температурных напряжений в клеевом соединении, обусловленных различием коэффициентов теплового расширения соединяемых материалов, вводится дополнительное эффективное напряжение сдвига, оценка которого получена расчетным путем с использованием коммерческого конечно- элементного комплекса. Экспериментальные значения долговечности исследуемых соединений при различных значениях температуры и эффективного напряжения сопоставлены с расчетными, полученными с применением предложенной в работе методики. Удовлетворительное согласование экспериментальных и расчетных значений долговечности исследуемых реальных соединений подтверждает пригодность предложенной в диссертации методики для оценки работоспособности клеевых соединений в условиях эксплуатации современных летательных аппаратов.