ІМІТАЦІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛЕМЕНТА ОБШИВКИ ЛІТАКА ПРИ БАГАТООСЕРЕДКОВОМУ ПОШКОДЖЕННІ

Автор(и)

  • Serhii Tsybulnyk Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна
  • Bohdan Okhota Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна

DOI:

https://doi.org/10.20535/1970.55(1).2018.135844

Ключові слова:

імітаційне моделювання, ANSYS, заклепкове з'єднання, багатоосередкове пошкодження

Анотація

Помилки в проекті, неправильне обслуговування, втома елементів конструкції та інші фактори призводять до руйнування елементів обшивки літака в польоті, що тягне за собою значні матеріальні збитки та жертви серед людей. Аналіз великої кількості аварій показав, що основні причини катастроф це: помилки пілотів, терористи, втома матеріалів конструкції і (рідше) руйнування кріпильних елементів. Імітаційне моделювання в основному зосереджено на зіткненнях літака з великим об'єктом (наприклад, землею або іншим літаком). Тому метою даної роботи є дослідження напружено-деформованого стану елемента обшивки літака при наявності дефектів кріплення. У даній роботі за допомогою програмного забезпечення SolidWorks була побудована тривимірна модель елемента обшивки літака з заклепками. Для визначення векторних полів швидкості повітряного потоку і його тиску в програмному комплексі ANSYS проведено імітаційне моделювання вітрового навантаження на елемент конструкції з використанням його побудованої геометричній моделі. Аналіз отриманих результатів дозволив визначити напружено-деформований стан елемента обшивки літака при наявності багатоосередкового пошкодження клепаних швів.

Показано, що відсутність однієї заклепки в центрі горизонтального верхнього шва не призводить до зміни напружено-деформованого стану всієї пластини, але напруження на сусідні з нею заклепки зростає майже на 16 %. Така ж картина (зростання напружень) спостерігається при багатоосередковому пошкодженні (одночасне руйнування декількох заклепок).

Показано, що при відсутності однієї заклепки з лівого краю незначним чином змінюється розподіл напружень і переміщень пластини.

Біографія автора

Serhii Tsybulnyk, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

старший викладач каф. ПСОН

Посилання

Spisok aviatsionnyih katastrof v grazhdanskoy aviatsii. [Elektronnyi resurs]. Available: https://ru.wikipedia.org/wiki/Список_авиационных_катастроф_в_гражданской_авиации. Accessed on: Feb. 9, 2018. (in Russian)

Proverka samoleta pered poletom. [Elektronnyi resurs]. Available: http://avia.pro/blog/proverka-samoleta-pered-poletomhttp://avia.pro/blog/proverka-samoleta-pered-poletom. Accessed on: Feb. 9, 2018. (in Russian)

List of aircraft structural failures. [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_aircraft_structural_failures. Accessed on: Feb. 9, 2018.

Aviatsionnyie proisshestviya. [Elektronny resurs]. Available: https://www.avianews.com/incidents. Accessed on: Feb. 9, 2018.

C. Zhang, W. Binienda, F. Horvat, W. Wang “Application of Numerical Methods for Crashworthiness Investigation of a Large Aircraft Wing Impact with a Tree”, Mathematical and Computational Forestry & Natural Resource Sciences, vol. 5, no. 1, pp. 71-85, Mar. 2013.

O. Diaconescu, “Study of the air flows around an airplane”, Journal of Industrial Design and Engineering Graphics, vol. 8, no. 1, pp. 21-24, June 2013.

N.L. Maričić, “Numerical estimation of aircrafts' unsteady lateral-directional stability derivatives”, Theoretical and Applied Mechanics, vol. 33, no. 4, pp. 311-337, 2006. DOI: https://doi.org/ 10.2298/TAM0604311M.

S. Raffaele, A. Enrico, L. Pasqualedi, C. Roberto, “Crack Growth Behavior of Welded Stiffened Panel”, Procedia Engineering, vol. 109, pp. 473-483, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.06.251.

Bergara, J.I. Dorado, A. Martin-Meizoso, J.M. Martínez-Esnaola “Fatigue crack propagation in complex stress fields: Experiments and numerical simulations using the Extended Finite Element Method (XFEM)”, International Journal of Fatigue, vol. 103, pp. 112-121, Oct. 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2017.05.026.

Saxena, K. Goebel, D. Simon, N. Eklund, “Damage Propagation Modeling for Aircraft Engine Run-to-Failure Simulation”, International Conference on Prognostics and Health [Elektronnyi resurs]. Available: https://ti.arc.nasa.gov/publications/154/download/. Accessed on: Feb. 9, 2018.

T. Sadowski, P. Golewski, “Cracks path growth in turbine blades with TBC under thermo – mechanical cyclic loadings”, Frattura ed Integrità Strutturale, vol. 10, no. 35, pp. 492-499, 2016. DOI: https://doi.org/ 10.3221/IGF-ESIS.35.55.

M. Periasamy, B. Manickam, K. Hariharasubramanian, “Impact properties of aluminium - glass fiber reinforced plastics sandwich panels”, Materials Research, vol. 15, no. 3, pp. 347-354, 2012.

Fedotov, A. Tsypenko, “Analytical model of damaged aircraft skin bonded repairs assuming the material properties degradation”, Naučnyj Vestnik MGTU GA, vol. 19, no. 6, pp. 118-126, 2016.

. “Fracture and strain rate behavior of airplane fuselage materials under blast loading”, ICEM 14 – 14th International Conference on Experimental Mechanics, 10 June 2010, 42017. DOI: https://doi.org/ 10.1051/epjconf/20100642017.

E. Voyt, A. Endogur, Z. Melik-Sarkisyan, Proektirovanie konstruktsiy samoletov. Moskva, USSR: Mashinostroenie, 1987.

(in Russian)

Modelirovanie kak metod issledovaniya novoy aviatehniki. [Elektronnyiy resurs]. Available: http://www.aviajournal.com/arhiv/1999/499/st2_499.html. Accessed on: Feb. 9, 2018. (in Russian)

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-06-29

Як цитувати

[1]
S. Tsybulnyk і B. Okhota, «ІМІТАЦІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛЕМЕНТА ОБШИВКИ ЛІТАКА ПРИ БАГАТООСЕРЕДКОВОМУ ПОШКОДЖЕННІ», Bull. Kyiv Polytech. Inst. Ser. Instrum. Mak., вип. 55(1), с. 93–100, Чер 2018.

Номер

№ 55(1) (2018)

Розділ

АВТОМАТИЗАЦІЯ ТА ІНТЕЛЕКТУАЛІЗАЦІЯ ПРИЛАДОБУДУВАННЯ

Ліцензія

Авторське право на публікацію залишається за авторами.

Автори можуть використовувати власні матеріали в інших публікаціях за умови посилання на збірник наукових праць "Вісник Київського політехнічного інституту. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ" як на перше місце видання та на Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»  як на видавця.

Автори публікують свої статті в збірнику на умовах ліцензії Creative Commons:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  3. Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на динаміці цитування опублікованої роботи.

 Видавець (КПІ ім. Ігоря Сікорського) має право за будь-якого використання цього видання зазначати своє ім'я або вимагати такого зазначення.

Редакційна колегія залишає за собою право розміщувати опубліковані в збірнику статті в різних інформаційних базах для надання відкритого доступу до матеріалів з метою популяризації наукових досліджень та підвищення цитованості авторів.