1 Электронный журнал «Труды МАИ». Выпуск № 72
www.mai.ru/science/trudy/
УДК. 629.73 Принципы рационального проектирования авиационных конструкций с применением композиционных материалов Ендогур А.И.1*, Кравцов В.А.2**, Солошенко В.Н.1*** Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), МАИ, Волоколамское шоссе, 4,Москва, А-80, ГСП-3,125993, Россия 2
Компания «Сухой», ул. Поликарпова, 23 б, Москва,123007, Россия *е-mail:
[email protected] yandex. ru **е-mail:
[email protected] ru ***е-mail:
[email protected]
Аннотация Изложены принципы рационального проектирования конструкций с применением композиционных материалов (КМ), основанные на учете особенностей конструирования стыковых соединений. Проанализировано распределение
локальных
напряжений
в
зоне
установки
болтовых
соединений при растяжении и сжатии (смятии) КМ. Сформулирован принцип преимущественного влияния на весовую эффективность применения КМ в конструкциях массы стыковых соединений. Сформулирован принцип обязательного
согласования
КСС
агрегата
и
возможностей
способа
изготовления конструкции из КМ. Сформулирован принцип необходимости согласования допусков на посадочные размеры соединяемых деталей
Ключевые слова: композиционный материал, рациональная конструкция, технология, агрегат Введение В большинстве работ, посвященных проектированию конструкций с применением композиционных материалов (КМ), отмечается, что КМ является новым материалом для создания рациональных конструкций. При
2
этом почему-то забывается, что КМ был один из двух материалов, которые превратили обезьяну в человека. Материал этот – древесина (палка). Древесина – волокнистый композиционный материал, применяемый для многих изделий. Широкое применение древесины на заре цивилизации связано с тем, что древесина легко обрабатывается методами дробления и расщепления. Эти формы разрушения – межслоевой срез (сдвиг) и расслаивание (неравномерный отрыв волокон друг от друга) и сегодня являются наиболее опасными для конструкций из КМ, потому что прочность связи между отдельными волокнами в КМ значительно ниже прочности волокон КМ. Учет напряжений межволоконного (межслоевого) среза и разрыва актуален как для регулярной зоны конструкции из КМ, так и, особенно, для мест стыков (нерегулярной зоны).
Весовая эффективность применения КМ в конструкциях Целесообразность применения КМ в конструкциях обусловлена высокой удельной прочностью КМ (отношение максимальных разрушающих напряжений к массовой плотности материала). Удельная прочность пакета современного
КМ, состоящего из слоев с различными направлениями