автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.04, диссертация на тему:Разработка эффективных способов совершенствования основных технологических процессов производства элементов авиаконструкций из полимерных композиционных материалов

Г 5 О ХАРКІВСЬКИЙ АВІАЦІЙНИЙ ІНСТИТУТ . імені М.Є. ЖУКОВСЬКОГО

С. « "" ?•) /,3; „

'-■■Сй •

УДК 629.735.33.002.3-419 На правах рукопису

Сидоренкова Марина Анатолієвна

РОЗРОБКА ЕФЕКТИВНИХ СПОСОБІВ УДОСКОНАЛЕННЯ ГОЛОВНИХ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ВИРОБНИЦТВА ЕЛЕМЕНТІВ АВІАКОНСТРУКЦІЙ ІЗ ПОЛІМЕРНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ

Спеціальність 05.07.04 - Технологія виробництва літальних апаратів

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Харків 1996 р.

Роботу виконано в Харківському авіаційному інсти: ім.М.Є.Жуковського

Науковий керівник: Лауреат Державної премії України,

доктор технічних наук, професор В.Є. Гайдачук Науковий консультант: Заслужений діяч науки та техніки України,

Лауреат Державної премії Украї; доктор технічних наук Д.С.Кива Офиційні опоненти: доктор технічних наук, доцент В.М.Кобрін

кандидат технічних наук Л.М.Стариков Ведуче підприємство:- Український науково-дослідний інститут

технології машинобудування

ауд. 427 головного корпусу на засіданні спеціалізованої ради Д 02.27.0і Харківському авіаційному інституті ім. М.Є.Жуковського за адресою: 3100070, м.Харків, вул.Чкалова 17, Харківський авіаційний інсти ім.М.Є.Жуковського.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці інституту.

Захист відбудеться

1996 року о

годиі

Автореферат відправлено "

1996 р.

Вчений секретар спеціалізованої Ради кандидат технічних наук, професор

наук, професор

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ А ктуальшсть проблеми. Розширення обсягу використання полімерних опозиційних (КМ) у вітчизняних конструкціях літальних апаратів (ЛА),

о забезпечує значне зниження їх маси та ефективну реалізацію іецифічних експлуатаційних характеристик (радіопрозорість, бростійкість, шумопоглинення, хімічна стійкість, низька :плопровідність та ін.), а також високий ресурс і надійність, вимагає да ск о нал єни я технологічних процесів їх виготовлення, від яких залежать юживчі властивості виробів. Значну роль в окупності виробів із КМ >ають енерго- татрудовитрати, що пов'язані з їх виробництвом. У зв'язку цим тема дисертації, що присвячена розробці ефективних способів (осконалення основних технологічних процесів виробництва елементів ііаконструкцій із КМ, направлених на забезпечення їх високих хплуатаційних характеристик і якості при зниженні трудомісткості та (ергоресурсів, є актуальною.

Дисертація є частиною НДР і ДКР, що проводилися в Харківському ііаційному інституті в рамках Державних програм Міносвіти, лністерства машинобудування, конверсії та ВПК, а також Державного шітету науки та технології України (науково-технічна програма 7.02. Сомпозиційні матеріали").

Метою дисертації є дослідження та розробка раціональних процесів армування та складання панельних авіаконструкцій із КМ і зрмоутворюючої оснастки з допустимим рівнем технологічних іпружень і поводок, а також їх кількісний аналіз, направлений на ворення засобів і способів трансформації залишкового напружено-■формованого стану до безпечного для експлуатації виробу вигляду.

Для досягнення цієї мети були сформульовані та вирішені слідуючі ловні задачі:

1.Розробити методику визначення головних параме олтимізованого режиму отвердження при формуванні виробів полімерних KM.

2.Виходячи із конструктивних і технологічних особливо використання KM в конструкціях JIA одержати аналітичні залежносте дозволяють описати налружено-деформований стан (НДС) технологічі походження з метою послідуючого встановлення регламентов роботоздатності виробу:

-дослідити поводки елементів конструкції панелі для виявлення рі] монтажних технологічних напружень;

-встановити раціональну форму проектуємої оснастки, забезпечу] потрібну конфігурацію виробу при зниженні рівнів залишк( технологічних напружень;

-визначити технологічні зусилля при складально-монтажних робот;

3.Вибрати геометричні, термопружні та технологічні парамі формоутворюючої оснастки, що забезпечують регламентовані жорсткі ресурс.

4.Дослідиги НДС при складанні-склеюванні ребристих та тришар< панелей з елементами, що мають поводки, з метою встановл' технологічної реалізуємості конструктивно-технологічних рішень.

5.Роробити та реалізувати у виробництві практичні рекомендаї оптимізації головних параметрів технологічних процесів формували складання виробів із KM.

Методи досліджень. Кінетика отвердження KM у процесі формуві виробів досліджена на базі даних., одержаних стандартними мето/ хімічного та електрофізичного аналізу.

Теоретичні дослідження технологічного НДС виробів із КМ проведені а основі нелінійної теорії термопружності.

Експериментальні дослідження проводилися в лабораторних та іробничих умовах з використанням універсального та спеціального статкування та пристроїв. Чисельне рішення задач проводилося на ІВМ 36 ОХ-40.

Перевірка теоретичних положень і практичних висновків іійснювалася на зразках і натурних агрегатах, що експуатуються на італьних апаратах.

Наукова новизна роботи заключається в слідуючому:

1. Встановлені закономірності синтезу основних параметрів птимізованих температурно-часових режимів формування виробів із КМ, іпропоновано алгоритм побудови оптимізованих режимів, а також яалітична залежність тиску формування від регламентованих і аспортних даних напівфабрикатів.

2. З використанням співвідношень термопружності одержані шежності для розрахунку НДС в панельних конструкціях типу іаруватих пластин і вельми пологих оболонок, а також довгомірних рофілей із КМ, виникаючого внаслідок температурних впливів міологічного походження з урахуванням деформації усадки та зономних характеристик КМ.

3. Розроблено методику вибору раціональної форми оснастки для іготовлення плоских пластинчатих конструктивних злементів із КМ з їданим допуском на поводку, а також математичну модель і реализуючу її етодика для дослідження та регламентації поводок довгомірних рофільних конструкцій із КМ.

4.Розроблено методику вибору раціональних головних парамі формоутворюючої оснастки, що забезпечує реглементовані допуски форму та ресурс.

5-Одержані аналітичні залежності для визначення рівня напру: складання-склеювання та поводок для тришарових і ребристих панеле основі проведених аналітичних досліджень і чисельних розрах) розроблено методику визначення монтажних зусиль при складах монтажних роботах і технологічних поводок конструктивних элемент КМ.

Практична цінність дисертації Результати досліджень дозволили:

1.Розробити рекомендації по контролю якості та відповіді екпслуатаційоним вимогам авіаконструкцій із КМ, що мають залий технологічні напруження та поводки, а також по вибору раціонал параметрів технологічних процесів, і формоутворюючої оснастки, забезпечує зниження до допустимого рівня напружень і поводок, і комплексі призводить до підвищення якості та ресурсу виробів із КМ зниженні енерговитрат і трудомісткості їх виготовлення.

2.3апропонувати ряд нових конструктивно-технологічних рішен формоутворюючоій оснастці, що забезпечують їй задану форму та ре а також по профільних елементах конструкцій, істотно знижуючі поводки.

З.Розробити програмне забезпечення для практичної реалі ефективних способів удосконалення основних технологічних про виробництва елементів конструкцій із КМ і конструктивно-технологі рішень.

Результати роботи у вигляді методики розрахунку НДС технологіч походження в панельних конструкціях і рекомендацій щодо ви раціональної формоутворюючої оснастки та

іараметрів процесу полімеризації виробів із КМ впроваджені на. АНТК Антонов" м.Київ і УкрНДІТМ м.Дніпропетровськ.

На захист виносяться: методика та алгоритм проектування оптимізованих режимів формування тробів із КМ;

залежності для аналізу технологічного НДС в панельних конструкціях із СМ; ■

методика вибору раціональних параметрів і нових КТР юрмоутворюючої оснастки;

методика визначення рівня напружень складання-склеювання, поводок і юнтажних зусиль при виробництві тришарових і ребристих конструкцій; результати та методики експериментальних досліджень.

Апробація роботи. Основні результати дисертації доповідалися на ііжнародній конференції в УкрНДІТМ (м.Дніпропетровськ, 1992 р.), на щорічних конференціях професорсько-викладацького складу ХАІ (Харків, 991-1993 рр.), в ОНВП "Технологія" (м.Обнінськ, 1992 р.), на міжнародній онференції "Конструювання та виробництво виробів із полімерних і іеталевихКМ" (м.Євпаторія, 1993 р.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 3 статті, 3 тезиси ;оповідей, 9 науково-технічних звітів.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, 6 озділів, заключения та загальних висновків, додатку і викладена на 155 торінках машинописного тексту, включає 65 малюнки, 23 таблиці, список икористаної літератури із 101 найменування.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтована актуальність теми, сформульовані мета та адачі дисертації, наукова новизна та практична значимість роботи.

У першому розділі проведено огляд і аналіз досліджень, що стосук властивостей формування та визначення НДС авіаконструкцій із КМ характерних для процесів їх виготовлення впливах.

Розробці наукових основ, удосконаленню процесів формоутвор формування та складення присв’ячені роботи вчених і спеціаліст області технології виробництва конструкцій ЛА із КМ: Абібова . Бокіна М.Н., Гайдачука В.Є., Забашти В.Ф., Кантера Г.Г., Молоді Г.А., Савіна А.Г., Старікова Л.М., Томашевського В.Г., Циплакова О. інших.

Аналіз цих досліджень свідчить про те, що одним із основних асп проблеми створення ефективних конструкцій ЛА із КМ є нестабільніс характеристик, виникнення залишкових напружень, виклик анізотропією властивостей матеріалу, різницею термопр} характеристик компонентів, усадкою та іншими факторами принци неминучими в процесі виробництва. Але їх характер, час виникнеш величина можуть регулюватися в достатньо широких м технологічними, конструктивними та фізико-хімічними методами.

Неминучість виникнення поводок тонколистових і профіл злементів конструкції ЛА із КМ приводить до виникнення склада: монтажних напружень і коробленя агрегатів і вузлів. Тому неоЄ дослідження НДС при складанні-склеюванні ребристих і тришар панелей із КМ з метою вироблення технологічних регламенті) забезпеченню заданої форми та якості збираємнх агрегатів.

Сформульована мета та задачі досліджень.

У другому розділі запропоновані методика та алгоритм по параметрів технологічного процесу формування на стадії подйо!

температури та термостатуванні виходячи з анализу експериментальних цаних по визначенню якісних характеристик виробу: пористості, ступеня □твердження, усадки. Для побудови оптимізованого режиму отвердження прийняті слідуючі допущення:

1. Вважається, що по всім перерізам (об’єму) формуемого пакету температурне поле встановлюється однорідним в кожний момент часу.

2. Швидкості виходу летучих продуктів, змінення величини усадки в залежності від часу для конкретної температури постійні.

3. Швидкість зміни усадки в часі постійна для кожної швидкості подійому температури процесу отвердження.

Оптимізований режим отвердження будується таким чином, щоб зеличини залишкового напруженого стану і кількості повітряних включень 5ули мінімальні, а ступінь отвердження максимальним.

Порівняння оптимізоваиих режимів отвердження з режимами, ¡одержаними іншими дослідниками, як приклад представлено на мал.1.

Порівняння режиму отвердження зв'язуючого ЭНФБ, одержаного різними дослідниками

Т,°С

200

160

120

80

40

0

-0

—□— розробник —Ф—оптимізований —©—дослідники ТДУ

■ ,л /

100

200

300 400

Час, хв

500

600 700

Мал. 1.

Здя оцінки величини тиску формування на основі математичної моделі штікання в'язкої рідини, одержано аналітичне рішення, доведене

до урахування регламентованих і паспортних даних напівфабрикатів КІ

Г -іЗ

_ 3_ Ід® а® пРа і?1 ^ ) ,

л мах а / л а \

2 х [_ ga(Qa-Qn) ,

де 6а- відносний об'ємний вміст армуючого матеріалу в КМ; ( відносний об'ємний вміст армуючого матеріалу у препрезі; ^-поверхне густина армуючого матеріалу; ра - густина матеріалу арматури; іс товщина армуючого матеріалу; п - кількість шарів; ц - в'язкість; х - пері прикладення тиску.

У третьому розділі на основі співвідношень термопружності одери залежності для розрахунку НДС конструкцій із КМ, які дозволяї оцінити вплив термопружніх характеристик матеріалу шарів і основ параметрів пластини на її кінцеву форму після завершення прої формоутворення.

У процесі виробництва необхідна просторова форма констру задається формоутворюючою оснасткою, жорсткість якої суттєво ві жорсткості виробу. При цьому зусилля, прикладені у процесі формуваї виключають деформації короблення навіть у повністю відформована виробі. Поводки з'являються післе витягнення виробу з оснастки, к зовнішні навантаження повністю усуваються.

Недивлячись на велику різноманітність можливих укла несиметричних шаруватих панелей із КМ, в експериментах спостерігаєм лише сідлоподібна та циліндрична конфігурації.

Виходячи із цього, допустима форма переміщень СО прийнята вигляді:

са = ^-(йх 2 + Ьу 2) •

Процес полшерізації вважається завершеним і деформації усадки лають своє кінцеве значення. Тоді сумарні напруження, що виникають у

¡пробі із КМ в процесі охолодження при формоутворенні, дорівнюють

;умі напружень, що з'явилися на попередньому зтапі (усадка) ау і емпературних напружень сг:

{в2} = {с'} + {о}> 0)

їє а визначаються із співвідношень Дюамеля-Неймана:

{а} = {^}{в}-{сс}ДГ, (4)

іе {а}- матриця коефіцієнтів жорсткості КМ,{а}-матриця-стовпець соефіцієнтів лінійного температурного розширення (КЛТР) КМ.

Форми короблення, що реалізуються, визначаються знаком другої гохідної потенціальної енергії деформування та якщо д21¥ > 0, то при фних значеннях реалізується форма деформування, що відповідає іінімуму потенціальної енергії деформування. При д2 ЇУ<0, потенціальна нергія має максимум і дана конфігурація не може бути реалізована.

Проведений по запропонованій методиці аналітичний і чисельний іналіз для плоских злементів конструкцій (мал.2) дозволив зробити ледуючі висновки:

1 .Властивості матеріалу не впливають на характер залежності кривизн іанелі від довжини її сторін для визначення видів укладки і виявляються ільки в числових значеннях (див. мал.2 а,б,в);

2.Для більшості розповсюджених КМ з'садка зв'язуючого, починаючи з '.% впливає на величину кривизни відформованої панелі, причому її форма іри інших незмінних параметрах не залежить від ступеню усадки в'язуючого(див. мал.2 з,г) ;

3.Вид поверхні оснастки впливає на конфігурації (тип форми) панелі їишє для малих (до 50 мм) розмірів. Для більшості формуємих

Вплив властивостей матеріалу, його структури і усадки зв'язуючого ь форму вигнутої поверхні пластин.

А ' в . с

8

У /1 С

:т :і - є •-І

А І. Г- -* ’■ ч 1 Е !

1 ^ ^ п

і

‘і 'а ! 1 ) . п і с

2|% В І \ :■ _і . : . „і. £ ■ • І

о о.с* ооз о.к с.:е с.г сг* огг

' [ю]

о с.с* о.сз о. 12 о.іб ог 0.54 огє

І ІГПІ

а)

б)

, .. \ 8ч- ' ... ’с

- ІГ л

6 ..І--""- с 0

7 - . .. .... . Е

І’/Ут)

ВІ

і* ' !

-5|--------------Г^-

а И54 ссе с.’2 о’в сг ог* огз

ііДІІ

00> і'Од 0)2 СП5 02 С24 0.25

:іт! •

в)

г)

а), б) - КМ зі слідуючими характеристиками:

Е1 = 181 ГПа ; Е2 = 10.3 ГПа ; і/„ = 0.28

а, = -0.106 -10-6 1 /° С ; а2 = 25 .8 ■ 10'6 1/°С;

товщина шару 0.1 мм; температура отвердження 177 °С.

в), г) - КМ, що має слідуючі властивості:

Е, = 142 .8 ГПа ; Е2 = 9.13 ГПа ; у,2 = 0.32

а, = 0; а2 = 33.3-10'* 1/“С ; товщина шару 0.137мм; температура формування 177°С. а) - укладка 0/90/0/90, І^/Ц = 1; б) - укладка 151-15/0, І^/Ь] = 1 в)-укладка 0/90/0/90, І^/Ь| = 1, Єу=0;г)-укладка 0/90/0/90,І^/Ьрі ,Єу=0,08

Мал.2.

№1

іанелей форма короблення визначається переважно лише кривизною існастки, котра для одержання мінімального короблення повинна бути ■лизькоіо до кривизни панелі, від формованої на плоскій оснастці.

Результати експериментального дослідження поводок пласгин адовільно співпадають з теоретичними (таблиця 1).

Аналіз відформованих довгомірних профілей показує, що їх поводки в їлощині перерізу майже постійні по довжині. Тому при дослідженні цих гаводок в площині перерізу профіля передбачається виправданим юзглядати елемент профілю одиничної ширини, навантажений нутрішніми погонними зусиллями та моментами, що виявляється .жерелом виникнення поводок.

У такій постановці задача зводиться до визначення лінійних та кутових іереміїцень перерізу у характерних його точках.

Для визначення переміщень, що описують профіль після формування, ¡удуються епюри зусиль та моментів в перерізі профілю від температурних пливів.

Особливістю цих профілей є сумірність товщини профілю з радіусом кругління на кутових зонах, що потребує розглядання місця переходу за точненими моделями.

Суттєвими параметрами, що вливають на коробління довгомірних рофілей, є схема укладки та крок введення додаткових шарів (таблиця 2).

Проведені чисельні розрахунки дозволяють рекомендувати вводити іари з якомога більшим кроком, а іх кількість при кожному кроці ведання підбирати індивідуально, виходячи з попередньої укладки шарів.

Обробка результатів експерименту

група ’ (0790°)+(±45°) (±15°)+(±75°) (±30°)+(±60°)

укладка 0/90° +45° (±15°) (+75°) О О т 4-і ±60°

N зр*ка 20 4 5 6 11 15 17 22 18 21 24 і 6 7 12 2 3 9 14 23

6„„}мм ср 0.276 0.280 0.285 0.288 0.284 0.274 0.284 0.264 0.276 0.271 0.283 0.299 0.288 0.287 0.285 0.299 0.308 0.284 0.283 0.282

у5% 2.04 6.26 6.42 2.77 6.51 3.70 5.27 2.94 3.84 4.35 6.04 4.23 2.77 3.72 3.63 4.50 5.04 2.88 5.01 2.83

К3, м'1 12.24 12.40 12.56 13.80 13.40 5.47 4.70 6.04 5.05 4.56 5.15 9.8 10.21 9.99 9.90 9.51 9.89 9.24 10.77 9.7

КдСр, М * 12.24 13.02 5.35 4.91 9.97 9.78

КдСр,М 12.86/12.86 5.12 . 9.87 / -

Ук% 5.2 10.07 4.02

кт, м'1 11.5/11.5 6.92 10.4/7.26 .

Дк, % -11.8 26.01 5.1

К-кривизна панелі, V- коефіцієнт варіації, А-відносна похибка

15

Таблиця 2.

Залежність погнуття профілю від кількісті введених шарів та відстані між

ними

Поч. укладка Кіл-сть введен. шарів Кіл-сть введен, шарів у і- перерізі Крок введення, мм Розбіжність стінок, мм Погнуття профілю, мм

0/0/90/90/90/ 8(0) 1 1 0.2 -0.057

90/0/0 2 0.16 -0.072

3 0.14 -0.044

2 1 0.28 0

4 1 0.46 0

В четвертому розділі приведено методику розрахунку основних араметрів формоутворіогочої оснастки (ФО) для формування виробу із

;м. ■

Деформування формоутворюючої поверхні (ФП) виникає у результаті аявиості тертя меж розділовим шаром ФП і пакетом. Виникає "сутичка" их поверхонь, що забезпечує передачу зусилля з поверхні виробу із КМ на оверхні розділової плівки та ФО.

Якщо на практиці забезпечити прослизання пакету КМ відносно ФП е вдається, необхідно провести розрахунок оснастки на міцність та есурс. Показаний у работі алгоритм включає в себе такі зтапи:

1. У момент часу, відповідний точці схлування, вважаючи матеріал ФП ружнім та розігрітим до т = Тх, визначаються напруження у ФО по

етодиці, запропонованій у разділі 3.

2. При відомому НДС визначаються інтенсивність напружень аь та інтенсивність деформації еі ■

3. По аіт(Тх) та еі визначаються еквівалент циліндричної жорсті

пластини в умовах повзучості.

4. При цих параметрах знаходиться максимальне погнуття,

включає у себе як пружню, так і непружню (залишкову) деформацію.

5. Пружня складова погнуття при Т- ї[ визначається із одерж

залежності:

- М]М2а2Ь2 ,

Ш гоах ~ 32(Мх02аг + М2£>,Ь2)

де а, Ь - розмір комірки ФП, підкріпленої ПОВЗДОВЖНИМ І попере1;

каркасом; М\, М2 - погонні згибаючі моменти, вздовж меж а

відповідно; £>}, І>2 - циліндричні жорсткості матеріалу ФП.

6. Визначається залишкова складова згину:

Ш ост тах — тах — (О тах упр При існуючих режимах формування о)1 ост тах настільки малі залишається таким увесь строк експлуатації ФО), що не викл перерозподілу зусиль під навантаженням у послідуючих циклах.То/ кожному наступному ЦИКЛІ формування ост тах ВІН буде збільшува

на початкову величину. Якщо регламентований залишковий п дорівнює [соост1, то допустиме число циклів використання оснастки є:

/[^ост]

П~ І '

Ю ост

В розділі проведений кількісний аналіз запропонованих ефекти; конструктивних способів, збільшуючих ресурс оснастки:

-зміна геометрії ФО (збільшення товщини ФП і зменшення раз комірки);

-застосування спеціальних стяжок (погіпередиво напружених)

-компенсуючі складки вакуумної плівки.

Геометричні та фізичні характеристики стяжки знаходяться із умови рівняння нулю згибаючого моменту, що виникає в процесі полімерізації від різниці КЛТР пакету із КМ, оснастки та стяжки. Проведен аналіз впливу допусків на кривизну ФО на ресурс оснастки.

У п'ятому розділі дисертації визначаються технологічні зусилля при складально-монтажних роботах, а також виводяться залежності, що дозволяють проводити оцінку залишкового НДС при складанні-склейці ребристих і тришарових панелей, що мають злементи з початковими погнуттями, і дати висновок щодо роботоздатністі конструкції після завершення процесу складання.

Визначаючим фактором збереження заданої конфігурації тришарової панелі після усунення технологічних зусиль є міцність клейового прошарку, що задовольняє умові

де М - допустимий рівень погонного зусилля, що визначається із технологічних іспитів клею на нерівномірний відрив; С,Р - приведені

модуль зсуву та площа перерізу пластини одиничної ширини; И- радіус кривизни пластини.

Енергія деформування при складанні-склеюванні системи, складеної із пластини га підкріплючих ребер, визначається виразом:

це - ио потенційна енергія деформації пластини; иі{иг)' потенційна енергія деформації ребер, розміщених в повздовжньому (поперечному) напрямку.

(8)

З = и0 +их +иг\

(9)

Після складання пластина буде мати вже іншу форму, не обов'яз> задану. Для одержання заданої форми необхідно прикласти монтг зусилля. Суммарный НДС панелі складається із залишкої технологічного, складально-склеювального і монтажного.

Дійсний прогин панелі

Ю = СОу - со

я

знаходиться з умови сумісного переміщення пластини та ребер жорстк< Енергія деформування запишеться через невідомі коефіцієнти а і Ь кінц форми прогину

к к.

2 2 (ґ* т Гі п пР Т^пР 1/ пР п поп І \ поп у поп Л

- - Сі)<КуРі]>си >Оп ,лп ,СИ ,Пп ,Кп , ^

І І/

-к-к, і і

а,Ь,а0,Ь0,п0,т0

де Сі", КуН. - коефіцієнти жорсткості пластини, ребер жорстк< розміщених в повздовжньому та поперечному напрямку; а0, Ь0 -коефіці* початкової форми прогину пластини; «¿„-коефіцієнт початкової фо прогину ребер, розміщених в повздовжному напрямку пластини; п0 поперечному. Після знахождення форми прогину ребристої панелі мето квадратичної екстраполяції, визначається НДС панелі, що виникає процесі складання-склеювання. К коефіцієнтом напруженості, що визн; допустимий рівень залишкового технологічного НДС, дозволяє зро£ висновик про работоздатність панелі. Із результатів чисельного ана видно, що після з'єднання пластини, що має прогин, з ребрами жорсткі кінцева форма пластини мало відрізняється від плоскої та її напруже стан відповідає навіть випадку для сильно нанавантажених дета Коефіцієнт напруженості пластини різко збільшується, якщо в ребри панелі використовуються ребра з початковими прогинами. При мон пластини з жорсткими повздовжними та поперечними ребрами, що ма*

троги ни, коефіцієнт напруженості може виявитися більшим одиниці, що шключає можливість експлуатації такої панелі.

Аналогічна методика для оцінки НДС тришарової панелі після її жладаїшя-склеювання, а потім і проведений чисельний аналіз показують, до практично можливості експлуатації пластин з початковими погнуттями $ тришарових панелях вельми обмежені. Тому на стадії проектування ювинен бути проведений розрахунок НДС панелі з урахуванням усіх :тапів технологічного процесу, щоб ще на цій стадії був вибраний )птимальний технологічний процес одержання конструкції, придатної для жсплуагації.

У шостому розділі дано характеристику використання та ¡провадження результатів досліджень в різноманітних об’єктах авіаційної :а космічної техніки, що відбиває різні аспекти ефективності цих >езультатів.

Так, наприклад, вибір раціональної технології виробництва агрегатів :портивного літака СТ-180 із склопластиків дозволив забезпечити )егламентовані допуски на аеродинамічні поверхні агрегатів при щночасному зниженні енерговитрат в 1,4 рази.

Оптимізація режимів отверджння виробів із КМ забезпечила значне ¡ниження часового циклу в порівнянні з режимами розробників вв'язуючого при забезпеченні більш високої якості виробів за рахунок мінімізації усадки. Це дозволило скоротити енерговитрати та витрати ¡раці, що забезпечило значний розрахунковий економічний ефект.

Використання ефекту технологічної переднапруженості панелей при іиготовленні тришарових оболонок з СЗ із плоских заготовок і спеціально ірофільованих накладок дозволило знизити трудомісткість створення цих шробів в 1,92 рази при забезпеченні потрібної міцності конструкцій і юпустимих погнуть,а для звукоізолуючих панелей

фюзеляжу пасажирських літаків знизити рівень шуму в пасажирок салоні на 3...5 дБ.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

У відповідності з поставленою метою в дисертації одержані сліду основні результати.

1.Запропоновано алгоритм визначення оптимізованих режі отвердження, що базується на одержаних на основі узагальне експериментальних даних залежностях основних параметрів процес зв'язуючого з урахуванням його усадки. Програмна реалізація алгори виявила істотне в 1,5...З рази скорочення циклу отвердження КМ різних зв'язуючих у порівнянні з режимами розробника та іні дослідників при зменшенні величини усадки.

2.0держано приблизну залежність величини тиску формування часу, в'язкості зв'язуючого та інших паспортних чи регламентова параметрів напівфабрикатів і КМ, задовільно співпадаючу з дослідні даними.

3.Розроблено методику визначення НДС в пластинчатих і профіль конструктивних елементах із КМ несиметричної структури, що врахс усадку зв'язуючого, яка дозволила визначити конструктивні технологічні фактори, що впливають на величину та форму погнут запропонувати рекомендації щодо конфігурації формоутворюк оснастки і вибору КТР, які забезпечують зниження поводок.

Експериментальні результати по формі та величині погн\ задовільно узгоджується з теоретичними.

4.Розроблено методику вибору основних параме формоутворюючої оснастки для формування виробів із КМ, забезпечу: вибір раціональних КТР оснастки, спрямованих на

ідвиїцення її стійкості і ресурсу. Запропоновано рекомендації по веденню ежиму формування, адекватні оптимізованим режимам.

5.Визначені технологічні зусилля, необхідні для складання онструктивних елементів з початковими поводками та досліджено НДС, Ю виникає при складально-монтажних роботах у виробництві онструкцій ЛА із КМ. На основі чисельного аналізу основних КТР апропоновано рекомендації щодо якісного та кількісного обмеження оводок конструктивних злементів вузла для одержання виробів різних гупеней відповідальності, задовольняючих допустимим рівням алишкового технологічного напруженого стану.

6. Результати досліджень впроваджені та використовуються на агатьох підприємствах, що дозволило знизити енерговитрати в 1,4 рази, рудомісткість виготовлення агрегатів у 1,92 рази, технологічні поводки онструктивних елементів, істотно підвищити якість виробів із КМ і еалізовувати його специфічні особливості у виробах.

Результати роботи можуть бути використані для оптимізації ехнології виробництва виробів із КМ в інших галузях машинобудування, уднобудуванні, будівництві, виробництві спортивного інвентарю і оварів народного споживання.

Основні положення дисертації опубліковані у слідуючих роботах вгора:

.Шепелева А.И., Сидоренкова М.А. О прогнозировании свойств твержденных эпоксидных связующих . композиционных материалов, сходя из их строения./ Механика элементов конструкций летательных ипаратов из композиционных материалов/ Харьк. авиац. ин-т., лрьков, 1990, с.91 -101.

.Сидоренкова М.А. Исследование основных параметров режима гверждения при формовании конструкций из композиционных

материалов./ Вопросы проектирования и производства конструк летательных аппаратов. Харьк. авиац. ин-т., Харьков,1992, с.27-31.

3.Сидоренкова М.А. Напряженно-деформированное состояние издели] полимерных композитов с учетом тхнологических воздействий Конструкция и технология получения изделий из неметалличес материалов/ Тезисы докладов XIII НТК, Обнинск, 1992, с.96.

4.Литвин Н.В., Сидоренкова М.А., Синюков В.П. Проектировг трехслойных оболочек из композиционных материалов минималь массы, подкрепленных шпангоутами при сжатии, внешнем давлени изгибе с учетом деформируемости системы. СНТК по пробле экономии энергетических, материальных и трудовых ресур Новосибирск, 1990, с.62.

5.Гайдачук В.Е.,Кириченко В.Е., Литвиненко С.В., Сидоренкова М./ влиянии физико-механических характеристик полимер композиционных материалов на звукоизоляцию./ Конструкция технология получения изделий из неметаллических материалов/ Тез докладов XIII НТК, Обнинск, 1992, с.45.

6.Гайдачук A.B., Кириченко В.В., Литвин Н.В., Сидоренкова № Синюков В.П., Сливинский В.И. Методика оптимального проектировг солнечных батарей./ Авиационно-космическая техника и техноло Харьк. авиац. ин-т, Харьков, 1995, с.212-217.

АННОТАЦИЯ

Сидоренкова М.А. Разработка эффективных способов совершенствовг основных технологических процессов производства элеме» авиаконструкций из полимерных композиционных материа Диссертация является рукописью, представленной на соискание учс степени кандидата технических наук по специальности 05.07.0 технология производства летательных аппаратов. Харьковский

иационный институт им. Н.Е. Жуковского, Харьков, 1996 г.

Диссертация содержит теоретические и практические результаты следований по разработке оптимизированных режимов отверждения и енке технологического напряженно-деформированного состояния после новных этапов производства изделий из КМ. Методики и алгоритмы, едставленные в работе, внедрены в УкрНИИТМе, АНТК "Антонов" и угих организациях.

ABSTRACT

Sidorenkova М.А. Work out effective ways of improvement of basic :hnological process of production of elements of aviation construction of mposit polymer materials. The thesisis a manuscript for an academic degree a candidate of technical sciences of the speciality 05.07.04 Technology of inufacturing fly apparatus. Kharkov aviation institute, Kharkov,1996.

Thesisis contains theoretical and practical results of investigaion by work t optimum regimes solidity and estimate technological strain condition after ;ic stage of production of wares of KM. Methods, which presents in this >rk, inculcated on UkrCIITE, ACTC "Antonov" and other organisation.

КЛЮЧОВІ СЛОВА

Композиційні матеріали, технологічний процес, усадка, оптимізація, робління, залишкові технологічні напруження.

Відповідальний за випуск Синюков В.П.

Підписано до друку 5.12.9І Умов, печ. арк.1. Заказ № 10 Тираж 75 екз.

Безкоштовно. Надруковано на ксероксі в Харків, 310070, вул Чкалої