Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Определение разрушающей нагрузки пластин с отверстием

Авторы

^1,2Е.И. Романенко, ^2,3И.А. Банщикова, ²А.Н. Пель

Организации

¹Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С. А. Чаплыгина
г. Новосибирск, Российская Федерация
²Новосибирский государственный технический университет
г. Новосибирск, Российская Федерация
³3Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН
г. Новосибирск, Российская Федерация

Аннотация

Определение разрушающей нагрузки авиационных деталей – важнейший аспект проектирования и эксплуатации воздушных судов. От прочностных характеристик материалов и конструкций напрямую зависят безопасность полетов, долговечность компонентов и экономическая эффективность эксплуатации. В связи с этим рассмотрена проблема численного и аналитического расчета разрушающей нагрузки. Разработана программа, реализующая алгоритм определения разрушающей нагрузки с использованием метода конечных элементов в пакете Ansys. Валидация алгоритма выполнена на пластинах с круглым отверстием. Исследованы однородные пластины, изготовленные из сплавов Д16Т и В95, а также комбинированные образцы, состоящие из двух пластин, одна из которых изготовлена из сплава Д16Т, а вторая из сплава В95. В комбинированных образцах в растягиваемой области, где пластины соприкасаются, полагается, что трение, возникающее между их поверхностями, слабо влияет на результаты решения, то есть отсутствует задание каких-либо условий контакта. В области захватов пластины сильно прижимаются друг к другу и жестко фиксируются в захватывающих устройствах. В расчетах используются упругопластические параметры материалов, определенные из испытаний на растяжение гладких образцов без отверстий. Получено удовлетворительное совпадение экспериментальных данных с результатами расчета.

Ключевые слова

разрушающая нагрузка, пластина, круглое отверстие, метод конечных элементов, пластичность, конструкционные сплавы, испытания на растяжение

Список литературы

[1] Нормы летной годности гражданских легких самолетов: Авиационные правила, часть 23. СПб: ООО "СЗ РЦАИ", 2021.

[2] Стригунов В. М. Расчет самолета на прочность: учебник для авиационных вузов. М.: Машиностроение, 1984. 376 с.

[3] Леган М. А. Определение разрушающей нагрузки, места и направления разрыва с помощью градиентного подхода // Прикладная механика и техническая физика. 1994. Т. 35. № 5 (207). С. 117–124.

[4] Сойкин Б. М. К расчету разрушающей нагрузки в цилиндрической оболочке, деформируемой нормальной силой, распределенной по площади круга // Альманах современной науки и образования. 2013. № 3 (70). С. 169–171.

[5] Коробко А. В., Прокуров М. Ю. Определение разрушающих нагрузок для шарнирно и свободно опёртых по контуру пластинок, нагруженных сосредоточенной силой в центре, путём геометрического моделирования их формы // Вестник Брянского государственного технического университета. 2013. № 4 (40). С. 122–128.

[6] Цепенников М. В., Повышев И. А., Сметанников О. Ю. Верификация численной методики расчета разрушения конструкций из композиционных материалов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная математика и механика. 2012. № 10. С. 225–241.

[7] Гришин В. И., Глебова М. А., Дударьков Ю. И., Левченко Е. А., Лимонин М. В. Анализ прочности силовых элементов и металло-композитных соединений конструкции летательного аппарата // Космические аппараты и технологии. 2020. Т. 4. № 4 (34). С. 191–200.

[8] Котельников А. А., Натаров А. С. Исследование распределения напряжений, возникающих при нагружении, в сварных соединениях методом конечных элементов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2019. Т. 23. № 4. C.19–30.

[9] Банщикова И. А., Расторгуев Г. И. Комплекс ANSYS: нелинейный прочностной анализ конструкций: учебное пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2015. 94 с.

[10] ГОСТ 1497–84 Металлы. Методы испытаний на растяжение – ВЗАМЕН ГОСТ 1497–73: Москва, 2005.

[11] Малинин Н. Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1975.

[12] Ивлев Д. Д., Ишлинский А. Ю. Статически определимые соотношения теории пластичности и предельное состояние и разрушение тел // Изв. РАН МТТ. 2003. № 3. C. 84–89.

[13] Ивлев Д. Д., Максимова Л. А., Непершин Р. И., Радаев Ю. Н., Сенашов С. И. Предельное состояние деформированных тел и горных пород. М.: Физматлит, 2008.

[14] Степнов М. Н., Шаврин А. В. Статистические методы обработки результатов механических испытаний. Справочник. М.: Машиностроение, 2005.

Цитирование данной статьи

Романенко Е.И., Банщикова И.А., Пель А.Н. Определение разрушающей нагрузки пластин с отверстием // Космические аппараты и технологии. 2025. Т. 9. № 2. С. 101-110. doi: 10.26732/j.st.2025.2.05

Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.