ІМІТАЦІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛЕМЕНТА ОБШИВКИ ЛІТАКА ПРИ БАГАТООСЕРЕДКОВОМУ ПОШКОДЖЕННІ

Serhii Tsybulnyk, Bohdan Okhota

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.


Ключові слова


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

Повний текст:

PDF

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)




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

Copyright (c) 2018 Рівні права