Соединение высоконагруженных деталей из композиционных материалов. Сообщение 2. Моделирование напряженно-деформированного состояния

Исходя из анализа условий взаимодействия элементов предложенных конструктивно-технологических решений приведена унифицированная методика исследования напряженно-деформированного состояния соединений с непрерывным, дискретным и комбинированным соединительным слоем при произвольном термомеханическом н...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2006
Автор:	Карпов, Я.С.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України 2006
Назва видання:	Проблемы прочности
Теми:	Научно-технический раздел
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/47868
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Соединение высоконагруженных деталей из композиционных материалов. Сообщение 2. Моделирование напряженно-деформированного состояния / Я.С. Карпов // Проблемы прочности. — 2006. — № 5. — С. 48-60. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-47868
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-478682013-08-03T15:44:29Z Соединение высоконагруженных деталей из композиционных материалов. Сообщение 2. Моделирование напряженно-деформированного состояния Карпов, Я.С. Научно-технический раздел Исходя из анализа условий взаимодействия элементов предложенных конструктивно-технологических решений приведена унифицированная методика исследования напряженно-деформированного состояния соединений с непрерывным, дискретным и комбинированным соединительным слоем при произвольном термомеханическом нагружении деталей с переменными геометрическими и жесткостными параметрами по длине. Выведены разрешающие системы линейных алгебраических уравнений, оценена степень достаточной дискретизации конструкции и приведены некоторые численные результаты. Сформулированы рекомендации относительно применения методики и показано, что она может эффективно использоваться при анализе большинства способов соединения. На основі аналізу умов взаємодії елементів запропонованих конструктивно-технологічних рішень наведено уніфіковану методику дослідження напружено-деформованого стану з’єднань із неперервним, дискретним і комбінованим з’єднувальним шаром при довільному термомеханічному навантаженні деталей зі змінними геометричними та жорсткісними параметрами вздовж з’єднання. Отримано відповідні системи лінійних алгебраїчних рівнянь, оцінено ступінь достатньої дискретизації конструкції та наведено деякі чисельні результати. Сформульовано рекомендації щодо області застосування методики і показано, що вона може ефективноь використовуватися для аналізу більшості способів з’єднання. Based on the analysis of interaction of components of the proposed design and technological solutions, we propose the unified procedure of stress-strain state analysis for joints with continuous, discrete and combined connective layer under arbitrary conditions of thermomechanical loading of components with geometry and rigidity parameters varying by length. The resolving systems of the linear algebraic equations are derived, the degree of sufficient digitization of a structure is estimated, and some numerical results are provided. We formulated recommendations concerning application of the proposed procedure and show that it can effectively be used for the analysis of the majority of component joint techniques. 2006 Article Соединение высоконагруженных деталей из композиционных материалов. Сообщение 2. Моделирование напряженно-деформированного состояния / Я.С. Карпов // Проблемы прочности. — 2006. — № 5. — С. 48-60. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0556-171X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/47868 624.078.4 ru Проблемы прочности Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Карпов, Я.С. Соединение высоконагруженных деталей из композиционных материалов. Сообщение 2. Моделирование напряженно-деформированного состояния Проблемы прочности
description	Исходя из анализа условий взаимодействия элементов предложенных конструктивно-технологических решений приведена унифицированная методика исследования напряженно-деформированного состояния соединений с непрерывным, дискретным и комбинированным соединительным слоем при произвольном термомеханическом нагружении деталей с переменными геометрическими и жесткостными параметрами по длине. Выведены разрешающие системы линейных алгебраических уравнений, оценена степень достаточной дискретизации конструкции и приведены некоторые численные результаты. Сформулированы рекомендации относительно применения методики и показано, что она может эффективно использоваться при анализе большинства способов соединения.
format	Article
author	Карпов, Я.С.
author_facet	Карпов, Я.С.
author_sort	Карпов, Я.С.
title	Соединение высоконагруженных деталей из композиционных материалов. Сообщение 2. Моделирование напряженно-деформированного состояния
title_short	Соединение высоконагруженных деталей из композиционных материалов. Сообщение 2. Моделирование напряженно-деформированного состояния
title_full	Соединение высоконагруженных деталей из композиционных материалов. Сообщение 2. Моделирование напряженно-деформированного состояния
title_fullStr	Соединение высоконагруженных деталей из композиционных материалов. Сообщение 2. Моделирование напряженно-деформированного состояния
title_full_unstemmed	Соединение высоконагруженных деталей из композиционных материалов. Сообщение 2. Моделирование напряженно-деформированного состояния
title_sort	соединение высоконагруженных деталей из композиционных материалов. сообщение 2. моделирование напряженно-деформированного состояния
publisher	Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
publishDate	2006
topic_facet	Научно-технический раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/47868
citation_txt	Соединение высоконагруженных деталей из композиционных материалов. Сообщение 2. Моделирование напряженно-деформированного состояния / Я.С. Карпов // Проблемы прочности. — 2006. — № 5. — С. 48-60. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
series	Проблемы прочности
work_keys_str_mv	AT karpovâs soedinenievysokonagružennyhdetalejizkompozicionnyhmaterialovsoobŝenie2modelirovanienaprâžennodeformirovannogosostoâniâ
first_indexed	2025-07-04T07:56:02Z
last_indexed	2025-07-04T07:56:02Z
_version_	1836702250902224896
fulltext	УДК 624.078.4 С о ед и н ен и е в ы с о к о н а гр у ж е н н ы х д е та л е й из к о м п о зи ц и о н н ы х м а т е р и а л о в . С о о б щ е н и е 2 . М о д е л и р о в а н и е н а п р я ж е н н о - д еф о р м и р о ван н о го состоян и я Я. С. Карпов Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского “Харьковский авиационный институт”, Харьков, Украина Исходя из анализа условий взаимодействия элементов предложенных конструктивно-техно логических решений приведена унифицированная методика исследования напряженно-дефор мированного состояния соединений с непрерывным, дискретным и комбинированным соеди нительным слоем при произвольном термомеханическом нагружении деталей с перемен ными геометрическими и жесткостными параметрами по длине. Выведены разрешающие системы линейных алгебраических уравнений, оценена степень достаточной дискретизации конструкции и приведены некоторые численные результаты. Сформулированы рекоменда ции относительно применения методики и показано, что она может эффективно исполь зоваться при анализе большинства способов соединения. К лю ч е в ы е с л о в а : напряженно-деформированное состояние, коэффициент податливости, соединительный слой, клей, крепежный элемент. Введение. В аналитическом обзоре [1] содержится достаточно под робный анализ методик для исследования напряженно-деформированного состояния (НДС) соединений с непрерывным соединительным слоем (на пример, клеевые). Учитывая разный уровень используемых расчетных схем (одномерное или моментное соединение двух стержней, составные пластина и оболочка), на практике возникают трудности с корректной сравнительной оценкой эффективности различных конструктивно-технологических реше ний (КТР). Предложенные ранее [2] новые способы соединения базируются на комбинации непрерывного соединительного элемента (клей, связующее) с дискретными крепежными элементами (штифты, шайбы, ребра), а в зонах перехода от композиционного материала (КМ) к металлу формируется новая структура с неоднородными физико-механическими свойствами по обьему, в связи с чем применение континуальных расчетных схем является достаточно проблематичным. В работах [3, 4] предложен метод физической дискрети зации, который представляет собой некоторый компромисс между методом конечных разностей и методом конечных элементов. М етодика определения напряженно-деформированного состояния соединений. Рассмотрим соединение общего вида двух деталей, нагружен ных погонными усилиями по краям и произвольной системой внутренних усилий в условиях температурного воздействия (рис. 1,а). Такой характер нагружения позволяет рассчитывать по единой методике различные соеди нения (рис. 1,д). Расчетная схема базируется на следующих допущениях: нормальные и касательные напряжения в деталях распределены равно мерно по толщине; поверхностный соединительный слой (клей) и дискретные элементы представляются в виде силовых точек, в которых сосредоточен обобщенный © Я. С. КАРПОВ, 2006 48 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2006, № 5 Соединение высоконагруж енных деталей соединительный элемент, образуемый стягиванием в точку слоя клея, кре пежного микроэлемента или их комбинаций; силовые соединительные точки воспринимают и передают только сдви говые усилия; изменение физико-механических свойств КМ в зоне заформовки штиф тов учитывается приближенно в виде аппроксимирующих зависимостей, построенных на основе модели взаимодействия компонентов КМ с крепеж ными элементами; геометрическая конфигурация деталей и соединительного слоя по дли не соединения может быть произвольной в пределах технологически реали зуемых. Дискретизация соединения приводит к многорядному точечному соеди нению, для определения усилий в котором необходимо решить статически неопределимую задачу строительной механики. г Рис. 1. Модель клеештифтового соединения. ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2006, № 5 49 Я. С. Карпов Рассмотрим равновесие соединяемых деталей изолированно друг от друга, для чего заменим сдвиговые связи их реакциями Q xi (рис. 1,6). Уравнение равновесия выделенной части первой детали имеет вид 1 V» н н 1x0 - в А ^ при i < к ; (1) i=1 1 V» н 1x1 = н 1x0 - ^1 - в А ^ при i - к , (2) i=\ где В - ширина соединения; Q xi - сила, передаваемая г-м рядом силовых точек. Аналогичные уравнения получим для второй детали (рис. 1,в): 1 V» Н 2 * = Н 2x0 + В А Q xi при i < 1; (3) і=1 1 (4) і=1 Введем понятие обобщенных внешних сил: г * іхо пРи і < к ; Ы 1x0 [Н 1x0 - Кі при і > к ; * [ Я 2хо при і < I; Н 2X0 [Н 2x0 + К 2 при i - I. (6) С учетом принятых обозначений уравнения (1)-(4) преобразуются сле дующим образом: * 1 ^ * 1 Н 1xi = Н Ы - В А Q x i; Н 2Xi = Н 2x0 + В А Q x i. (7) 1=1 1=1 Сложив левые и правые части этих уравнений, получим взаимосвязь между усилиями в деталях: Н Ы + Н 2xi = Н 1x0 + Н 2x0 , (8) уравнение (8) при i = п преобразуется в уравнение равновесия соединения в целом: Н Ъ п + Н 2xn = Н 1x0 + Н 2x0 - ^1 + К 2. (9) 50 Й'ОТ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2006, N 5 Соединение высоконагруж енных деталей Выразим силы О хі через погонные усилия в деталях: Охі = В ( М ы - ! - N іхі ) = В( Н 2хі - N 2х,і—1 )■ (10) Запишем уравнение совместности деформаций деталей и сдвиговых точечных связей в виде (рис. 1,г): О хіП 3хі + ‘хі (1+ М 2хіП 2хі + а Іхі ДТ2) = = О х,і+1П 3х,і+1 + ‘хі (1+ М 1хіП 1хі + а 1хі Д T l ) , (11) * * где і = 1, ■■■, п — 1; а 1х, а 2х - средние коэффициенты линейного температур ного расширения материалов деталей по участку; ДТ1, ДГ2 - перепад температур, определяемый как разность температур эксплуатации и сборки; П 1х, П 2х - податливости деталей по оси х (вдоль соединения); П зх - податливость ряда силовых точек. Ниже будет подробно описана методика определения податливостей и средних коэффициентов линейного температурного расширения. После некоторых преобразований система (11) принимает следующий вид: М 1хіП 1хі — М 2хіП 2хі = . Шх і П 3хі — О х,і+1П 3х,і+1 ) — Р х і , (12) ‘'хі где Р хі = а 1хі ДТ1 — а 2хі Д Т 2 ■ (13) Если в уравнение совместности (12) подставить зависимости (7), то получим разрешающую систему уравнений относительно сил О х і: і+1 X а іО х і = ь і , і = 1 ,■■■, п — 1; і=1 п (14) ^ 0 x1 = N 1x0 ^1 N !хн , 1= где последнее уравнение отражает равновесие одной из деталей. В системе (14) введены обозначения: 1 - В (П 1x1 + П 2x1 ) ПРи 1 1 ’ 1 ~ 1 1 П а 1 - В (П 1x1 + П 2x1 ) + ~ 7 ~ При 1 = 1; (15) П 3x,i+1 а 1 = — -— пРи 1 = 1 + 1; 1x1 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2006, № 5 51 Я. С. Карпов Ь1 = Р х* + П 1x1^ 1x0 П 2XI N 2 х0 ■ (16) Таким образом, получена разрешающая система линейных алгебраичес ких уравнений для определения сил, передаваемых рядами силовых точеч ных связей. При наличии непрерывного клеевого слоя или (и) более двух кре пежных элементов в ряду поперечные и температурные пуассоновы дефор мации стеснены, вследствие чего возникает самоуравновешенное напряжен ное состояние. На основании примененного выше метода физической дис кретизации, пренебрегая изменением напряжений по оси х от напряжений по оси у, можно получить следующую систему уравнений относительно усилий в силовых связях: I 2 в у * = 0; к=1 У+1 2 а ] к Я у 1к = ь ] , * = 1 ■■■, т - 1 (17) к=1 Здесь а Ук = а ]к = П 1 у1] + П 2 уу * х̂* П 1 уу + П 2 уу , П 3 уу * а ук П 3 у1,]+1 (уи + (уи при к = 1, ■■■, у - 1; при к = у; при к = у + 1; (18) ЬУ = «1у! АТ1 а 2 у* А Т 2 '1 у* ■'2 у •. (19) 4« ¥ где а 1у, а 2у - средние коэффициенты линейного температурного расши- * * рения материалов деталей в -м ряду; £1 у, е 2 у* - средние по участку деформации по оси у от усилий по оси х, методика определения которых описана ниже. Многочисленные соединения деталей находятся в условиях сдвигового взаимодействия (стенка и полки лонжеронов, обшивка и нервюры или шпангоуты и д р ^ В связи с этим целесообразно разработать методику расчета соединений, нагруженных сдвиговыми усилиями (рис 2), полагая при этом, что ширина соединения В достаточно большая либо конструк тивно исключено взаимное скручивание деталей относительно нормали, либо соединяемые детали замкнуты (оболочки) Из уравнений равновесия и совместности деформаций можно вывести систему уравнений относительно сил 5 у: 52 0556-171Х. Проблемы прочности, 2006, N 5 Соединение высоконагруженных деталей г+1 ]=1 (20) 2 ^ у] = 10 Я1п 7=1 где коэффициенты а ] и определяются по следующим формулам: а п а 7 = В (п 1у + п 2у ) + п 3хуг а 7 = -■ 3 ху,г+1 ̂У7 при 7 = 1 , г - 1; при ] = г; при ] = г + 1; (21) Ь г = 10 П 1x1 Я 20 п 2.хуг - (22) П 1ху1, П 2у , П з хуг - сдвиговая податливость деталей 1 и 2 в своей плос кости соответственно, а также податливость ряда силовых связей по оси у в традиционном понимании. N .. У + 1 I « У+1 ТУ </. Рис. 2. К определению коэффициентов податливости в поперечном направлении. б а Решение задач относительно сил в рядах сдвиговых связей или усилий в деталях осуществляется на ЭВМ по стандартным подпрограммам нахож дения корней систем линейных алгебраических уравнений. М етодика определения коэффициентов податливости элементов соединения. По своему определению коэффициенты податливости деталей П 1х, П 1 у , П 1 , П 2х, П 2 у , П 2ху есть средняя деформация участка детали длиной 1Х при единичной нагрузке. Поскольку в реальных конструкциях НЗМ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2006, № 5 53 Я. С. Карпов толщина деталей, а также их упругие константы могут быть переменными по оси х, рассмотрим вывод искомых зависимостей для общего случая изменения геометрических и жесткостных параметров. Удлинение детали на і-м участке (рис. 2,г) при N 1хі = N 2хг = q 1i = q 2г = 1 равно хг+їх. С 1 dx А = { Е іх (х )^ і(х )■ (23) хг Тогда для средней деформации или податливости имеем очевидную зависимость хг+їх. А с г dx П 1хг £ ср їхі I Е 1х (х )^1(х ). (24) Путем соответствующей замены индексов можно записать аналогичные формулы ДлЯ П 2x i , П lxyi, П 2xyi. Для определения податливости по оси у необходимо исследовать два возможных случая деформирования: усилия N yij распределены равномерно по ширине рассматриваемого участка tx (рис. 2,а); усилия N yij распределены таким образом, что деформации всех полос dx одинаковы по оси у (рис. 2,6). В первом случае (N yij = const) удлинение полосы шириной dx равно N -4 ■■А ̂ Ч 1УЧ УЧ ( х ) = В ,у (X)<5!(X) ■ (25) Среднее удлинение участка определяем по зависимости 1 X + ^ / 2 А ср = “ Г / А( х № , (26) среднюю деформацию - по формуле £ Д 1 xi + txi/2 Ы ..t ..dxср 1 Г N 1 yi] 1 yijdx < J E ( x ) h .( x ) ' (27) CP t y] C i t y ] x X / 2 E 1 у(x)<51(x ) ' После некоторых преобразований формулы (27) получим зависимость для определения податливости при N , уу =1: 1 i xh П 1 yi] ~ J E ( x )A ( x) ' (28) C A / 2 E 1 y (x >1( x y 54 ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2006, N 5 Соединение высоконагруж енных деталей где 2 ( 1 + IXI )• (29) Для второго случая деформирования (рис. 2,6) распределение усилий, обеспечивающее одинаковые деформации, соответствует зависимости N 1 у (х) = е Е 1 у (х )^1(х ). (30) Учитывая, что равнодействующая этих сил равна N 1 уу = 1- , полу чаем I х1+!х./2 —1 п t п 1 уу 1х f Е 1 у (х ) ^ ( х )ёх х—Ч ,;—1/2 , (31) Заменив индекс 1 на 2 в формулах (28) и (31), получим зависимости для гг(1) тг (1)определения п 2 уу и п 2 уу . Средние значения коэффициентов линейного расширения по оси х при произвольном характере изменения свойств материала вычисляем по следу ющим формулам: 1 х + х -< х + х* 1 /* * 1 л а ы = ~ J а 1х (х ̂ х ; а Ъа = ~ J а 2х (х V х• (32)t V? _ . t V? * Для определения коэффициентов а 1 у и а 2у воспользуемся понятием средней деформации по оси у. После простых выкладок получим 1 х + ^ /2 1 х + ^ /2 1 (* * 1 л а 1 у! = ^ J а 1 у( х ) Л ; а 2у = ^ J а 2у(х ¥ х • (33) ^ х ^ х ,,—̂ 2 1х' х ^ '_ 1/2 На практике целесообразно использовать стандартные процедуры чис ленного интегрирования полученных выражений, однако при проектирова нии соединений, когда решение отыскивается среди определенных классов КТР, оправдано применение аналитических зависимостей в конечном виде. Коэффициенты податливости соединительных элементов. Системы уравнений для определения усилий в рядах силовых дискретных связей от внешнего осевого и сдвигового нагружений содержат коэффициенты подат ливости ряда сдвиговых связей в направлении осей х и у. Для их нахож дения рассмотрим деформирование соединительного слоя, формируемого в соответствии с гипотезой Фолькерсена [1], под действием единичных нагру зок Q x и Б у (рис. 3). х х ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2006, № 5 55 Я. С. Карпов 2 2 а б Рис. 3. Расчетная модель определения податливости сдвиговых связей. Взаимное смещение срединных поверхностей деталей, которое соответ ствует податливости, определяется по следующим зависимостям: П 3 хі = П 1хгі П 2хгі П кхгі; П 3 уі = П 1 угі + П 2 угі + П кугі■ Сдвиговые смещения деталей и клея, составляющие общую податли вость, вычисляются с учетом того, что геометрические параметры крепеж ных элементов и жесткостные характеристики КМ могут быть функциями от координаты г: 1йг 1 г 1' йг С 1х2г- 0 Б і^ 1хгі(г ) Віхі о ° 1хгі(г ) В <хі (35) Л 2‘ 1йг 1 л 21 йг С 2 П 2хгі Л ™ * -̂, * ̂ л Л ^ * ̂ х л * ; ' 2хгі 5 к 1йг 1 5 к йг С Ш2І П кхгі = / * с * ( ) = * / „ * ( ) = * ■ (36) 0 В іхгО ІС1( г ) Віхі 0 @кі( 2) Віхі Аналогично запишем п _ С 1 угі п _ С 2 угі п _ С кугі „ П 1 угі = * ; П кугі = * ; П кугі = * > (37) В?хі В хі В хі 56 0556-171Х. Проблемы прочности, 2006, № 5 Соединение выгсоконагруженныгх деталей где В уравнениях (35)—(38): $ 1, д 2, б к* - средняя толщина деталей и клея на участке длиной гх1; С ^ , С 2^- — приведенные модули сдвига матери алов деталей; С кх2* — приведенный модуль сдвига соединительного слоя, включающего клей и крепежный элемент (за счет армирования крепеж ными элементами они отличаются от исходных свойств и, кроме того, могут зависеть от координаты 2 из-за возможных переменных геометрических параметров крепежных элементов) Новые значения модулей сдвига материалов деталей на участках, содер жащих крепежные элементы, можно вычислить по известным формулам теории армирования КМ: О кэ* — модуль сдвига материала крепежных элементов; О к — модуль сдвига материала клея; ( 2 ) — площадь поперечного сечения крепежного элемента в сечении z. На ри с 4 показано распределение напряжений в клеевом слое скошен ного и ступенчатого соединений, что позволяет судить о возможностях разработанных методик При расчете на прочность основное внимание уделяется максимальным напряжениям на концах соединения^ В связи с этим представляет интерес сравнение их значений по предложенной мето дике и по двухмерной модели Кутьинова [5, 6], точно удовлетворяющей граничным условиям по касательным напряжениям в клее^ На ри с 5 при ведены результаты расчета напряжений Видно, что хотя максимальные напряжения в клее и имеют различную координату х, однако по величине отличаются в пределах требований к этапу проектировочного расчета^ Для достижения стабилизации касательных усилий (рис 5,г) соединение с по стоянными толщинами деталей и клея по длине (рис 5,а), характеризу ющееся наибольшей неравномерностью напряжений, достаточно разбить на 40 и более участков [3, 7 ] Анализ этих и других результатов численных экспериментов показал, что метод физической дискретизации при правиль ном выборе количества участков вполне уверенно может быть использован для проектирования соединений О \х л ( 2) = О к ^ ' ( 2) + О 1х2(2)[1 - V( 2)]; О 2х2 ( 2) = О к ^ ' ( 2) + О 2х2* ( 2)[1 - ^ (2)]; О2 ( 2) = О ( 2) + О к(2)[1 - V( 2)], (39) где (40) 0556-171Х. Проблемыг прочности, 2006, N 5 57 Я. С. Карпов О 10 20 30 40 50 60 70 80 л\ мм О Рис. 4. Распределение напряжений по длине соединения. _ а д е 2,з2 / / 1=5 Nч ч [ у х 1 \ 10 \ , \2Й __ У \V .. Г"Т-£ 0,2 0,4 0,6 х/1 б Т к , МПа 120 1 о,// с =2ГПа V 7 0,5 у А /4 " 1 1 5 = 4 0,2 0,4 0,6 х/1 Рис. 5. Распределение напряжений по длине и толщине соединения: сплошные линии - по предложенной методике; штриховые - по методике Кутьинова [5, 6]. 58 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2006, № 5 Соединение высоконагруж енных деталей Разработанная на основании метода физической дискретизации мето дика позволяет определить напряжения в соединяемых деталях и соедини тельных элементах (клей, штифты). Однако, кроме этого необходимо распо лагать предельными значениями напряжений или какой-либо другой инте гральной характеристикой, позволяющей оценить (прогнозировать) несу щую способность предложенных КТР. В ы в о д ы 1. Разработано математическое обеспечение исследования НДС соеди нений с переменными по длине геометрическими и жесткостными пара метрами при произвольном термомеханическом нагружении в виде разре шающих систем линейных алгебраических уравнений для определения рас пределения усилий в деталях и соединительных элементах вдоль и поперек соединения, 2. Выведены расчетные зависимости для вычисления коэффициентов податливости деталей и крепежных элементов. 3. Приведены некоторые результаты апробации методики на примере ступенчатого и скошенного нахлесточного соединений 4. Проанализированы результаты сравнения максимальных касательных напряжений в клеевом слое, вычисленных по методике Кутьинова, в момент- ной постановке задачи и по предложенному алгоритму 5. Показано, что безмоментное решение дает приемлемую погрешность для инженерного анализа. Р е з ю м е На основі аналізу умов взаємодії елементів запропонованих конструктивно- технологічних рішень наведено уніфіковану методику дослідження напру- жено-деформованого стану з ’єднань із неперервним, дискретним і комбіно ваним з’єднувальним шаром при довільному термомеханічному навантаженні деталей зі змінними геометричними та жорсткісними параметрами вздовж з’єднання. Отримано відповідні системи лінійних алгебраїчних рівнянь, оці нено ступінь достатньої дискретизації конструкції та наведено деякі чисель ні результати. Сформульовано рекомендації щодо області застосування мето дики і показано, що вона може ефективноь використовуватися для аналізу більшості способів з’єднання. 1. А рт ю хин Ю . П ■ Напряжения в клеевых соединениях // Исследования по теории пластин и оболочек. - Киев: Изд-во Киев. гос. ун-та, 1973. - Вып. 10. - С. 3 - 27. 2. К арпов Я. С . Соединения высоконагруженных деталей из композицион ных материалов. Сообщ. 1. Конструктивно-технологические решения и оценка их работоспособности // Пробл. прочности. - 2006. - № 3. - С. 23 - 33. IS S N 0556-171Х. Проблемы прочности, 2006, № 5 59 Я. С. Карпов 3. К арпов Я. С. Распределение напряжений в комбинированных соеди нениях деталей из композиционных материалов // Вопросы проекти рования и производства тонкостенных силовых конструкций: Темат. сб. науч. трудов. - Харьков: Харьк. авиац. ин-т, 1984. - С. 55 - 60. 4. К арпов Я. С., К ривенда С. П ., Р ябков В. И . Проектирование и конст руирование соединений деталей из композиционных материалов: Учеб. пособие. - Харьков: Харьк. авиац. ин-т, 1997. - 201 с. 5. К ут ъинов В. Ф. Расчет клеевых соединений // Проектирование, расчет и испытания конструкций из композиционных материалов. - М.: ЦАГИ, 1979. - Вып. 7. - С. 14 - 30. 6. К ут ъинов В. Ф. Расчет температурных напряжений в клеенных состав ных балках // Проектирование, расчет и испытания конструкций из композиционных материалов. - М.: ЦАГИ, 1978. - Вып. 7. - С. 111 - 141. 7. К арпов Я. С., М акаренко В. А . Определение напряжений в элементах соединения на этапе проектирования // Расчет и проектирование конст рукций летательных аппаратов: Темат. сб. науч. трудов. - Харьков: Харьк. авиац. ин-т, 1989. - С. 38 - 50. Поступила 05. 09. 2005 60 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2006, № 5

Соединение высоконагруженных деталей из композиционных материалов. Сообщение 2. Моделирование напряженно-деформированного состояния

Репозитарії

Схожі ресурси