Academic Centrehttps://doi.org/10.22364/mkm.58.1.02
O. Митрофанов, Мазен Осман
Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет), Россия
Проектирование гладких композитных панелей при обеспечении устойчивости и прочности при закритическом поведении
Полный текст: PDF (RUS)
Для сжатых несущих панелей кессонов крыла и агрегатов механизации легкого самолета допускается потеря устойчивости тонких обшивок при нагрузках, близких к эксплуатационному уровню. В работе рассмотрена методика определения оптимальных параметров обшивки из композитных материалов при воздействии сжимающими и сдвиговыми потоками. Особенности постановки задачи оптимального проектирования следующие. Во-первых, при проектировании панелей предложено рассматривать два уровня нагружения: на первом не допускается потеря устойчивости панели; на втором при условии допустимости закритического поведения вычисляют толщину панели из условий достижения предельных по прочности напряжений, определенных с учетом геометрически нелинейных соотношений. Во-вторых, в качестве переменных параметров принята толщина и ширина прямоугольной панели. В-третьих, для определения оптимальных параметров панелей учитывается условие реализации минимальных запасов по устойчивости при первом уровне нагружения и по прочности при проектировании по закритическому состоянию при втором уровне нагружения. Запасы по устойчивости и по прочности на соответствующих уровнях нагружения должны быть равны единице. Указанные уровни нагружения в общем случае не обязательно должны совпадать с эксплуатационными и расчетными нагрузками, рассматриваемыми при проектировании авиационных конструкций, но могут назначаться разработчиком воздушного судна из специальных расчетных условий. Отмечено, что при определении параметров по закритическому состоянию должны быть использованы аналитические решения геометрически нелинейных задач. Указанные соотношения соответствуют методологии проектирования по закритическому состоянию. Приведенные в работе соотношения учитывают мембранные напряжения, возникающие при потере устойчивости тонких панелей. Представленная методика может быть применима на ранних этапах проектирования. В работе приведены соотношения для проектирования шарнирно опертых ортотропных панелей при сжатии, сдвиге и комбинированном нагружении.
Ключевые слова: состояние закритическое, устойчивость, панели прямоугольные, материал ортотропный, сжатие, сдвиг
Поступила в редакцию 30.09.2021
Окончательный вариант поступил 10.01.2022
Перевод статьи на английском языке (Springer):
Designing of smooth composite panels providing stability and strength at postbuckling behavior