Введение к работе
Актуальность
В конструкциях летательных аппаратов широко используются трехслойные панели с заполнителем из полимерной бумаги. Так грузовой отсек и полы пассажирского салона самолета ТУ-214 изготовлены из трехслойных панелей с сотовым заполнителем из полимерной бумаги Nomex . Также широко используются такие панели в конструкциях других отечественных и зарубежных фирм.
В настоящее время проявляется определенный интерес к складчатым заполнителям. Их преимущества по организации дренажа, хорошие звукоизолирующие характеристики, возможность использовать в конструкциях, имеющих одинарную и двойную кривизну, привлекают конструкторов. Есть опыт использования таких конструкций в некоторых элементах летательного аппарата, звукопоглощающих экранах газоперекачивающих станций и др. Однако для широкого использования есть ряд нерешенных проблем, которые сейчас находятся в стадии исследования.
Панель со складчатым заполнителем новый элемент, для использования которого в конструкции, необходимо знать его механические и прочностные характеристики. В настоящее время результаты проведенных исследований и разработок недостаточны для использования их при прочностных расчетах. Сложность учета всех особенностей нагружения заполнителя складчатой конструкции приводит к несогласованию данных прочностных испытаний с результатами аналитического расчета и использованием механических характеристик материала заполнителя.
Следующей задачей является необходимость создания индустриального процесса формообразования складчатых заполнителей, который мог бы конкурировать по себестоимости с сотовыми.
Выполненные в последние годы работы показывают, что одним из производительных методов формообразования складчатых заполнителей является ротационный. При этом установлено, что наибольший эффект достигается при включении в процесс формообразования операции - биговки (создание канавок по линии будущих сгибов). Если биговку выполнять на эластичном основании, то достигается двойной эффект: формируется канавка и происходит изгиб полимерной бумаги относительно ножа-пуансона моментом, возникающим от действия сил, образующихся при внедрении ножа-пуансона с заготовкой в эластичное основание (матрицу). Дальнейшие операции складывания облегчаются, что позволяет придавать валкам большие скорости вращения. Однако большие скорости, при которых происходит складывание гофров в полотно, возможно при ограниченном количестве гофров по ширине. Например, при гофрах высотой 25 мм - при 6 ячейках, что составляет полотно по ширине 250 мм. Увеличение ширины при обеспечении надлежащего качества приводит к уменьшению скорости формообразования. Поэтому необходимо рассмотреть мероприятия, которые необходимо осуществить, чтобы в конструкции можно было использовать состыкованные между собой складчатые полотна.
Цель работы
Повышение конкурентоспособности трехслойных панелей со складчатым заполнителем из полимерной бумаги Nomex'.
Решаемые задачи
-
Разработка технологического процесса формообразования листа в складчатую структуру, позволяющую использовать непрерывно-поточное производство.
-
Разработка математической модели процесса биговки на гибком и эластичном основаниях.
-
Проведение отработки технологии стыковки складчатых заполнителей.
-
Определение усредненных упругих и прочностных характеристик заполнителя в виде Z гофра.
Научная новизна
-
-
Предложена методика и получены расчетные зависимости для определения напряженно-деформированного состояния и силовых параметров процесса биговки на жестком основании.
-
Проведен анализ и установлена последовательность формообразования складчатой структуры при биговке на эластичном основании. Предложена методика и получены расчетные зависимости для определения параметров пружинения при биговке на эластичном основании.
-
Получены экспериментальные результаты по технологии сварки при стыковке Z гофра из материала Nomex.
-
Разработана методика и получены расчетные зависимости для определения теоретико-экспериментальным методом упругих и прочностных характеристик на сжатие складчатой структуры в виде Z гофра.
Практическая ценность
-
-
-
Использование разработанного процесса биговки на эластичном основании позволяет уменьшить величину деформации элементов гофра на последующих операциях, что в свою очередь приводит к созданию более компактного технологического оборудования с повышенной производительностью.
-
Разработанные процесс и оснастка для стыковки ультразвуковой сваркой заполнителя (Z гофра) позволяют расширить диапазон использования
складчатых заполнителей в конструкциях.
-
-
-
Полученные расчетные зависимости для определения упругих и прочностных характеристик складчатого Z гофра позволяет более обоснованно выбирать параметры трехслойных конструкций со складчатым заполнителем.
-
Результаты диссертационной работы использованы при создании опытно- промышленной ротационной установки для изготовления Z гофра.
Достоверность результатов
Достоверность математической модели пластического деформирования при биговке подтверждена сравнением результатов расчета по разработанной модели с результатами экспериментов.
Достоверность аналитических формул для определения усредненных упругих и прочностных характеристик заполнителя складчатой структуры в виде Z гофра подтверждается тем, что содержащиеся в структурных формулах безразмерные коэффициенты, появляющиеся в процессе решения задач, получены специально проведенными экспериментами на сжатие.
Основные результаты, выносимые на защиту
-
-
-
-
Методика и расчетные зависимости для определения параметров биговки.
-
Результаты экспереминтального исследования процесса соединения уль-
трозвуком заполнителей.
-
-
-
-
Теоретико-экспериментальный метод определения механических характеристик на сжатие складчатой структуры в виде z гофра.
-
Результаты экспериментальных исследований на сжатие заполнителя (Z
гофра) в поперечном направлении.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы докладывались на всероссийской научно-практической конференции «Авиакосмические технологии и оборудование» (Казань, КГТУ им. А.Н.Туполева, 2004), на российской научно- технической конференции «Технологические проблемы производства элементов и узлов изделий авиакосмической техники» (Казань, КГТУ им. А.Н.Туполева, 2004, на IX международной конференции «Technology 2005» (Slovakia, Bratislava, 2005), на международной конференции «Materials Characterization 2011» (Kos, Greece, 2011), на VI международной конференции «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики АНТЭ-2011» (Казань, КНИТУ им. А.Н.Туполева, 2011), на XVIII международном симпозиуме «Динамические и технологические проблемы механики конструкций сплошных сред» (Ярполец, 2012г.), на международных семинарах «Airbus-КНИЛТ - КГТУ им. А.Н.Туполева 2004, 2005, 2006, 2007 г.г.).
Публикации
Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 15 работах, в том числе 4 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, 5 публикаций в зарубежных научных изданиях остальные тезисы и материалы научно-технических конференций.
Объем работы
Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и содержит 114 страниц машинописного текста, 6 таблиц, 34 рисунка. Библиография включает 87 наименований.
Похожие диссертации на Технологические параметры изготовления и механические характеристики складчатого заполнителя трехслойных авиационных панелей
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
