Please use this identifier to cite or link to this item: http://er.nau.edu.ua:8080/handle/NAU/17702
Title: Прогнозирование ресурса авиационных конструкций с многоочаговым повреждением
Authors: Каран, Евгений Валентинович
Keywords: многоочаговое повреждение (MSD)
образование усталостных трещин
кинетика роста усталостных трещин
коэффициенты уравнения Пэриса
объединение усталостных трещин
численное моделирование
ресурс заклёпочных соединений
Issue Date: 2016
Abstract: Каран Е.В. «Прогнозирование ресурса авиационных конструкций с многоочаговым повреждением» – Рукопись. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.07.02 – проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов. – Национальный авиационный университет, г. Киев, 2016. Диссертация посвящена разработке метода прогнозирования ресурса авиационных конструкций с многоочаговым повреждением на основе численного моделирования методом Монте-Карло. Многоочаговое повреждение авиационных конструкций проявляется, как правило, в рядах заклёпочных соединений и характеризуется образованием усталостных трещин у отверстий под заклёпки, их распространением вдоль соединения, а также объединением трещин, растущих навстречу друг другу из соседних отверстий. Проблема многоочагового повреждения особенно актуальна при оценке работоспособности, назначении периодичности осмотров и прогнозировании остаточной прочности стареющего парка самолётов. Случайная природа многоочагового повреждения обусловлена стохастическим рассеянием времени до образования трещин в заклёпочном соединении, случайным характером их распространения и объединения. Большинство из этих факторов учитывается при численном моделировании данного вида повреждения методом Монте-Карло. Для реализации численного эксперимента необходимо располагать математическими моделями процессов образования и роста усталостных трещин, числовые характеристики которых можно получить только экспериментальным путём. Результатом численного эксперимента являются статистические оценки ресурсных показателей конструкции. Разработана методика циклических испытаний плоских образцов с множественными концентраторами напряжения в виде отверстий и методика непрерывной регистрации и измерения размеров усталостных трещин на образце в процессе его нагружения. Проведены экспериментальные исследования на усталость образцов с множественными концентраторами и модельных образцов с заклёпочным соединением внахлёст, получено данные о сопротивлении алюминиевого сплава Д16АТ многоочаговому повреждению. На основании экспериментальных исследований определены статистическое распределение и числовые характеристики циклической наработки до образования усталостных трещин в испытуемых образцах в зависимости от действующего напряжения. Определено влияние заклёпочных соединения на усталостную прочность образцов с множественными концентраторами. На основании экспериментальных исследований получены обобщённые кинетические диаграммы усталостного разрушения алюминиевого сплава Д16АТ для образцов с отверстиями и с заклёпочным соединением. Определены коэффициенты С и m уравнения Пэриса для усталостных трещин в испытуемых образцах и установлена взаимосвязь между данными коэффициентами. Определены статистические показатели для распределения значений коэффициента m. Разработана эмпирическая модель кинетики роста усталостных трещин, которая базируется на модифицированном уравнении Пэриса и с использованием которой можно моделировать случайный рост трещины в алюминиевых сплавах. На основании полученных экспериментальных данных разработано соответствующее алгоритмическое и программное обеспечение для численного моделирования многоочагового повреждения заклёпочных соединений авиационных конструкций из алюминиевых сплавов. Проведена проверка работоспособности и оценка точности разработанного метода прогнозирования ресурса при многоочаговом повреждении авиационных конструкций.
Description: СОДЕРЖАНИЕ ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ВВЕДЕНИЕ РАЗДЕЛ 1. ПРОБЛЕМА МНОГООЧАГОВОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ АВИАЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 1.1. Проблема многоочагового повреждения стареющего парка самолётов 1.2. Методы и модели для определения ресурсных характеристик авиационных конструкций при многоочаговом повреждении 1.3. Подходы к прогнозированию наработки до образования усталостных трещин в авиационных конструкциях с множественными отверстиями 1.4. Рост усталостных трещин при многоочаговом повреждении авиационных конструкций 1.5. Цель и задачи настоящего исследования РАЗДЕЛ 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ОБРАЗЦОВ ИЗ СПЛАВА Д16АТ 2.1. Лабораторные образцы и модельные элементы конструкции с множественными концентраторами напряжений 2.1.1. Материалы и образцы для исследования многоочагового усталостного повреждения 2.1.2. Методика подготовки образцов для исследования 2.2. Оборудование для испытаний на усталость 2.3. Программа экспериментальных исследований 2.4. Методика регистрации и измерения длины усталостных трещин 2.5. Методика представления экспериментальных данных по кинетике роста усталостных трещин Выводы по Разделу 2 РАЗДЕЛ 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ МНОГООЧАГОВОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ И МОДЕЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ 3.1. Статистические показатели циклической наработки до образования начальных усталостных трещин 3.2. Стадии многоочагового повреждения лабораторных и модельных образцов 3.3. Кинетические диаграммы усталостного разрушения при многоочаговом повреждении сплава Д16АТ Выводы по Разделу 3 РАЗДЕЛ 4. МЕТОД ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РЕСУРСА АВИАЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ МНОГООЧАГОВОМ ПОВРЕЖДЕНИИ НА ОСНОВАНИИ ЧИСЛЕННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА 4.1. Эмпирическая модель кинетики роста усталостных трещин для алюминиевых сплавов 4.1.1. Обобщённая зависимость между коэффициентами С и m уравнения Пэриса для авиационных алюминиевых сплавов 4.1.2. Точка фокуса для кинетических диаграмм усталостного разрушения. Модифицированное уравнение Пэриса 4.1.3. Статистическое распределение параметра m кинетической диаграммы усталостного разрушения алюминиевых сплавов 4.2. Исходные предпосылки для построения математической модели многоочагового повреждения на основании метода Монте-Карло 4.3. Интерфейс программы и методика проведения численного эксперимента 4.4. Результаты численного моделирования множественного повреждения и их трактовка Выводы по Разделу 4 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ПРИЛОЖЕНИЕ
URI: http://er.nau.edu.ua:8080/handle/NAU/17702
Appears in Collections:Дисертації кафедри конструкцій літальних апаратів

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Диссертация Каран Е.В..pdfДиссертация2.63 MBAdobe PDFView/Open
Автореферат Каран Є.В..pdfАвтореферат диссертации834.58 kBAdobe PDFView/Open
Відгуки офіційних опонентів С.М. Шукаєв, Є.Т. Василекський.pdf7.41 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.