Введение к работе
Актуальность. Эксплуатация аэродромов - сложный, многоуровневый процесс, каждая составляющая которого ответственна за обеспечение его гарантированного срока эксплуатации. Одним из основных элементов аэродромного комплекса являются искусственные покрытия взлетно-посадочных полос и рулежных дорожек. Искусственные покрытия эксплуатируются в широком диапазоне температурных и эксплуатационных нагрузок, что неизбежно приводит к их разрушению вследствие увеличения внутренних напряжений. Для снижения значений внутренних напряжений устраивают деформационные швы. Зашита подстилающего слоя основания от попадания влаги возлагается на герметизирующий материал, заполняющий указанные швы. Российская промышленность предлагает широкий спектр герметиков, различного качества и цены. Однако заявляемые производителями значения физико-механических характеристик определяются в лабораторных условиях и не учитывают реальных условий эксплуатации. Подобное обстоятельство не позволяет потребителю хотя бы ориентировочно оценить сроки гарантированной работы герметизирующего материала. Несовершенство применяемых методик оценки физико-механических характеристик герметиков обусловлено тем, что каждый показатель оценивается отдельно. В связи с этим, весьма актуально определение целевой эксплуатационной характеристики герметика взамен десятка показателей физико-механических характеристик, реально не отражающих поведение герметизирующего материала в деформационном шве.
Актуальность работы обусловлена: несоответствием существующих моделей вариативности физико-механических свойств герметизирующего материала в швах жестких аэродромных покрытий при многоцикловых нагружениях - натурным условиям;
государственным заказом инженерно-аэродромной службы ВВС и ПВО РФ на научно-исследовательскую работу "Исследование поведения герметиков в швах аэродромных покрытий";
отсутствием в нормативных документах методики прогнозирования долговечности герметиков при циклических воздействиях..
Целью работы является разработка физико-математической модели циклической долговечности герметизирующего материала в деформационных швах жестких аэродромных покрытий и на ее основе прогнозирование долговечности герметика в реальных условиях эксплуатации.
Задачи исследования:
разработать и обосновать физико-математическую модель двухкомпонентного герметизирующего материала, позволяющую в дальнейшем прогнозировать циклическую долговечность герметиков в деформационных швах жестких аэродромных покрытий;
разработать методику экспериментальных исследований циклической долговечности материалов, с созданием экспериментальной установки, обеспечивающей выполнение требований указанной метолйкиг-
1 ' ТОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ
БИБЛИОТЕКА ^ I
? 08 ЩІ u&uJ
проведение экспериментальных исследований циклической долговечности герметизирующих материалов «горячего» и «холодного» применения на основе разработанной методики;
исследование напряженно-деформированного состояния герметизирующих материалов «горячего» и «холодного» применения в швах жестких аэродромных покрытий при многоцикловых нагружениях в диапазоне температур от-50 до +80С;
исследование изменения геометрии образцов герметиков при многоцикловых нагрузках и получение аналитической зависимости циклической долговечности герметизирующих материалов от числа циклов деформации и условий эксплуатации.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- предложена физико-математическая модель двухкомпонентного герметизи
рующего материала, учитывающая анизотропию его физико-механических характе
ристик в процессе эксплуатации;
исследовано изменение геометрии образцов герметизирующих материалов «горячего» и «холодного» применения в условиях многоцикловых нагружений с одновременным изменением температуры от -50 до +80С;
исследовано влияние режимов нагружения в условиях переменных температур на циклическую долговечность герметизирующих материалов;
получена аналитическая зависимость циклической долговечности герметизирующих материалов, работающих в деформационных швах жестких аэродромных покрытий, от количества циклов нагружений при различных температурах в диапазоне от -50 до +80С.
Практическая значимость работы определяется построением физико-математической модели циклической долговечности герметизирующего материала в деформационных швах жестких аэродромных покрытий, которая может служить инструментом при разработке технологического регламента по ремонту и содержанию аэродромов, а также для создания алгоритма и программного обеспечения по прогнозированию долговечности герметика деформационных швов жестких покрытий в реальных условиях эксплуатации.
На защиту выносятся основные положения научной новизны диссертационного исследования.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационных исследований внедрены при герметизации деформационных швов участков взлетно-посадочных полос на аэродромах г. Воронеж и г. Липецк, а также рекомендованы для включения в ГОСТ 30740-2000 в качестве дополнения и использования для прогнозирования сроков эксплуатации герметиков в швах аэродромов Военно-воздушных сил Российской Федерации.
Апробация работы. Основные положения, научные и экспериментальные результаты докладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах и совещаниях: Всероссийской научной конференции «Средства наземного обеспечения авиации» (Воронеж: ВВВАИУ, 2001); Международной научной конференции «Проектирование, строительство и эксплуатация аэродромно-технических комплексов аэропортов» (Москва: МАДИ, (ГТУ) 2003); Международной научно-практической конференции «Композиционные строительные материалы. Теория и практика» (Пенза, 2004); XXTV-я Российская школа по проблемам науки и техноло-
гий, посвященная 80-летию со дня рождения академика В.П. Макеева. (Екатеринбург Уро РАН, 2004); Всероссийской научной конференции «Современные проблемы механики и прикладной математики» (Воронеж: ВГУ, 2004); Научно-технической конференции «Теоретические и практические вопросы создания и совершенствования инфраструктуры и объектов базирования ВС РФ» (Москва: 26 ЦНИИ МО РФ, 2005).
Публикации. Основные результаты и выводы диссертационных исследований нашли отражение в 13 публикациях, общим объемом 42 страницы. Личный вклад автора составляет 32 страницы. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежит: в /4/ - разработка и изготовление экспериментальной установки по определению физико-механических параметров высокоэластичных герметизирующих материалов; в /5/ -результаты экспериментальных исследований взаимозависимости геометрических размеров образцов герметиков при многоцикловых деформациях; в 161 - разработка метода обнаружения возникающих внутренних микродефектов в образцах герметиков; в ПІ - вывод уравнений, описывающих релаксационные свойства герметиков; в /8, 12/ - модель циклической долговечности герметизирующего материала позволяющая в реальных условиях эксплуатации прогнозировать его долговечность в деформационных швах жестких покрытий.
Достоверность полученных результатов, научных положений, выводов и рекомендаций, приведенных в работе, подтверждается результатами теоретических, лабораторных и опытно-экспериментальных исследований, выполненных с использованием современных методов и поверенных приборов, позволяющих провести эксперименты с допустимой погрешностью. Экспериментальные исследования проводились одновременно по нескольким методикам, что позволило оценить одни и те же процессы и явления с разных сторон.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав основного текста с изложением результатов исследований, основных выводов и списка литературы из 124 наименований и 6 приложений. Работа содержит 154 страницы сквозной нумерации, включая 62 рисунка, 2 таблицы и 14 страниц приложений.
