статическая прочность на вырыв и смятие втулок в панелях из км

33 УДК 628.7 С.А. Филь, канд. техн. наук, В.В. Мерзлюк, канд. техн. наук, Г.В. Неминский, М.Н. Сейдмуратов, М.В.Муштай СТАТИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ НА ВЫРЫВ И СМЯТИЕ ВТУЛОК В ПАНЕЛЯХ ИЗ КМ В современной авиации, как ни в одной другой отрасли техники, за исключением, быть может, космической, издержки на эксплуатацию массы конструкции являются очень существенными. Поэтому вопрос минимизации веса конструкции самолета является очень актуальным. Учитывая, что улучшение механических характеристик металлических сплавов практически исчерпывает себя, особое внимание уделяется применению новых материалов, в том числе и материалов из КМ, которые по своим прочностным и жесткостным характеристикам превосходят металлы. КМ очень дорогие и поэтому эффективность их использования в конструкции самолета напрямую зависит от оптимального выбора конструктором агрегатов, изготовление которых из КМ экономически обосновано. Применение в конструкции элементов из КМ порождает новые проблемы, связанные с их соединением как между собой, так и с металлическими конструкциями. Этот вопрос – один из важных в проектировании конструкций с применением КМ. Соединения выполняют, по крайней мере, две функции фиксируют взаимное положение деталей и определяют характер их взаимодействия. Соединения материалов из КМ может выполняться следующими путями: – механический крепеж (использование болтов, заклепок или других крепежных элементов); – крепления с помощью склеивания КМ; – сваркой термопластичных материалов. Первый путь – это практически механический перенос опыта накопленного при проектировании металлических конструкций. При этом конструкция детали из КМ значительно усложняется, так как необходимо обеспечить в зоне установки крепежа целостность волокон (конструктивное обеспечение места под крепеж). В противном случае, перерезая волокна, мы уменьшим несущую способность детали. В металлических конструкциях на организацию стыка приходится 15…25% увеличения массы по сравнению с регулярным сечением. При этом в соединениях, как правило, возникают примерно 80% разрушений. В соединениях из КМ при введении стыков увеличение веса составляет примерно 60…70%. При этом прочность механических соединений из КМ в 2-3 раза меньше, чем металлических. Построение математической модели стыка из КМ очень сложно ввиду многопараметрической зависимости напряжений от различных 34 конструктивно-технологических факторов, которым можно отнести: – отсутствие простой зависимости между прочностными характеристиками на смятие и растяжение; – необходимость определения коэффициента податливости крепежного элемента; – необходимость учета прочности КМ на межслойный сдвиг; – реализуемость толщины клеевой прослойки; – нелинейная диаграмма деформирования клеевого соединения [2] и т.д. Поэтому получение этих данных приводит к необходимости проведения больших объемов экспериментальных работ. Соединяя детали из КМ с помощью клея или сварки, получаем неразъемные соединения, что не всегда приемлемо. При этом отметим, что склеивание высоконагруженных деталей, хотя теоретически возможно, но его трудно реализовать в условиях серийного производства из-за исключительно высоких требований к параметрам и качеству выполнения операций технологического процесса, из-за отсутствия надежных методов неразрушающего контроля. Кроме того, известно, что клеевые соединения могут передавать силовые потоки небольшой интенсивности (до 15 кН/см) [1] и существует проблема деструкции клея в процессе длительной эксплуатации. Существует также проблема выполнения ремонта в эксплуатации [1]. Поэтому в практике для получения достоверных прочностных характеристик со