Визначення вихідного неоднорідного напружено-деформованого стану пластини при довільному навантаженні. Встановлення крайових умов з метою урахування взаємодії нервюри з основними елементами силової конструкції. Розробка рекомендацій для проектувальників.
Аннотация к работе
Національний аерокосмічний університет ім. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукЖуковського “Харківський авіаційний інститут” Міністерства освіти і науки України Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Кривцов Володимир Станіславович, Національний аерокосмічний університет ім. М.Є.Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, ректор. М.Є.Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, професор кафедри вищої математики; Захист відбудеться ”17 ”грудня 2004 року о 14:00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д64.062.04 у Національному аерокосмічному університеті ім.За даними Центрального аерогідродинамічного інституту 60% руйнувань конструкцій при статичних випробуваннях відбувається в результаті втрати стійкості, при цьому силові панелі руйнуються в 30 випадках із 100, а нервюри - у 10, тимчасом практично немає дослідних робіт, присвячених стійкості нервюр, що працюють у складі силової конструкції крила. Важливо підкреслити, що сучасні індустріальні пакети, які базуються на методі скінченних елементів (МСЕ) (КАСКАД, ВІДСІК, МІЦНІСТЬ, ANSIS, AFEMAS, ASKA, COSAR, COSMOS, NASTRAN, SESAN і т. ін.), дозволяють урахувати наведені вище нюанси задачі стійкості, але внаслідок їхньої високої трудомісткості й низької оперативності не можуть цілком задовольнити конструкторів, що мислять образами окремих силових елементів-блоків. У роботі для вирішення проблеми правильного урахування умов пружної взаємодії розвинуто метод ідентифікації крайових умов (МІКУ), що був запропонований у 1991 році С.А.Халіловим. Метою дослідження є визначення критичних навантажень на підкріплену в області та на криволінійній границі пластину методом ідентифікації крайових умов і дослідження їхньої залежності від деформативності підконструкції, неоднорідності вихідного напруженого стану, криволінійності поясів і ряду інших факторів, у звязку з чим було поставлено такі задачі: - визначення вихідного неоднорідного напружено-деформованого стану (НДС) пластини при довільному навантаженні; встановлення (ідентифікація) крайових умов з метою урахування взаємодії нервюри з елементами силової конструкції, що примикають;У даній роботі при дослідженні стійкості нервюри розглянуто відсік крила, що включає в себе нервюру і панелі, до яких вона кріпиться за допомогою пружних ланок (компенсаторів або книць), сама нервюра являє собою пластину, підкріплену на криволінійних границях поясами і стикувальними стояками, а в області - дискретною системою стояків. Для проведення намічених досліджень вибрано МІКУ, який реалізовується в три основні етапи: - визначення вихідного НДС, стійкість якого підлягає дослідженню; При цьому зовнішні навантаження на нервюру вважаються заданими (визначається тільки внутрішнє НДС - у термінах МІКУ), тим самим вибір способу визначення зовнішніх навантажень та їхній розрахунок залишаються поза рамками даної роботи. Для визначення кута повороту панелі в точці кріплення компенсатора () при дії одиничного моменту розглянуто спрощену модель усього відсіку крила, що являє собою нескінченну періодичну стрижневу систему, де панелі та нервюри - це широкі стояки (горизонтальні - панелі, вертикальні - нервюри), тобто нехтується тією обставиною, що умови роботи ділянок панелей між нервюрами дещо різні і змінюються вздовж розмаху крила. У пятому розділі, обсяг якого складає 45% обсягу всієї роботи, приведено числові дослідження, що підтверджують вірогідність запропонованої методики вирішення задач визначення вихідного НДС і стійкості, демонструють вплив різних факторів на параметр і форму втрати стійкості, а також надано результати розрахунків реальних нервюр і ряд рекомендацій для розраховувачів, конструкторів, проектувальників і фахівців, що займаються питаннями міцності.Аналіз існуючих джерел показав, що наукова література, присвячена проблемі дослідження стійкості нервюр, практично відсутня, хоча поряд із проблемою стійкості панелей вона є не менш актуальною (це показує статистика випробувань і багаторічне співробітництво наукового колективу, членом якого є автор, з фахівцями АНТК ”Антонов”, ТАНТК ім. Таким чином, уперше поставлено і вирішено задачу стійкості неоднорідного вихідного стану для підкріпленої в області і на криволінійній частині границі пластини, яка довільно навантажена і взаємодіє з елементами загальної конструкції за допомогою пружних ланок. У процесі вирішення задач для досягнення поставленої мети в роботі були отримані такі наукові та практичні результати: 1. Енергетичним методом визначено вихідний напружений стан для трьох типів умов на прямолінійній частині границі при дискретному розташуванні підкріпних елементів в області. У випадку, якщо можливим є застосування конструктивно-ортотропної моделі для одного типу граничних умов, вихідний стан визначено методом розділення змінних в області у поєднанні з методом ортогоналізації Бубнова-Гальоркіна на криволінійній границі.