ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКА УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ КОМПОЗИТНЫХ ФЛАНЦЕВ МЕТОДОМ ИНФРАКРАСНОЙ ТЕРМОГРАФИИ

Сведения об авторах
  • Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Российская Федерация
  • Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Российская Федерация

Аннотация

При проектировании изделий из полимерных композиционных материалов, работаю- щих в условиях вибраций, приходится проводить специальные трудоемкие и длительные испытания, чтобы получить характеристики сопротивления разрушению вследствие мно- гоцикловой усталости. В ответственных случаях для учета влияния конструктивных и тех- нологических факторов проводят испытания натурных деталей или типовых элементов конструкций. Для ускоренной оценки усталостной прочности материалов активно развива- ется метод инфракрасной термографии, основанный на использовании эффекта само- разогрева, сопровождающего появление и накопление усталостных повреждений. Цель настоящей работы состояла в разработке методики экспресс-оценки предела выносливо- сти фланцев из слоистого полимерного композиционного материала с использованием метода инфракрасной термографии. Объектом исследования является образец, вырезан- ный из натурной композитной оболочки с фланцем. Разработана методика исследования, основанная на блочном циклическом нагруже- нии образцов на электродинамическом вибростенде. В процессе нагружения поддержива- ется постоянной амплитуда деформаций образца в каждом блоке, регистрируется поле температур на его поверхности с помощью инфракрасной камеры. Для оценки предела выносливости были использованы два параметра, характеризующие саморазогрев образ- ца в каждом блоке нагружения: скорость нагрева в начале блока и значение стабилизаци- онной температуры в конце блока. Их определяли по термограммам и осредняли по наиболее нагруженной зоне образца. Скорость нагрева в начале блока и стабилизацион- ная температура в конце блока резко возрастают, когда амплитуда деформации в блоке нагружения превышает предел выносливости. Полученные по обоим этим параметрам значения предела выносливости согласуются между собой и с результатами стандартных усталостных испытаний. Разработанная методика позволяет получить приближенную экс- пресс-оценку предела выносливости типовых элементов композитных конструкций в усло- виях многоцикловой усталости.

Ключевые слова

полимерные композиционные материалыуглепластикфланцевое соединениемногоцикловая усталостьинфракрасная термографияпредел выносливостиэкспериментальная механика.

Литература

  1. 1.Келли, А. Инженерный триумф углеволокон. Компози- ты и наноструктуры / А. Келли. – 2009. – № 1. – С. 38–49. Scholar
  2. 2.Каблов, Е.Н. ВИАМ: материалы нового поколения для ПД-14 / Е.Н. Каблов // Крылья Родины. – 2019. – С. 54–58. Scholar
  3. 3.Scientific Advancements in Composite Materials for Air- craft Applications: A Review / B. Parveez, M.I. Kittur, I.A. Bad- ruddin, S. Kamangar, M. Hussien, M.A. Umarfarooq // Poly- mers. – 2022. – Vol. 14. – P. 1–12. Scholar
  4. 4.Колобков, А.С. Полимерные композиционные материа- лы для различных конструкций авиационной техники (обзор) / А.С. Колобков // Труды ВИАМ. – № 6-7 (89). – 2020. – С. 38–44. Scholar
  5. 5.Каримбаев, Т.Д. Рабочие лопатки вентиляторов из уг- лепластика для перспективных двигателей. Достижения и проблемы / Т.Д. Каримбаев, А.А. Луппов, Д.В. Афанасьев // Двигатель. – 2011. – № 6 (78). – С. 2–7. Scholar
  6. 6.Путилина, П.М. Полимерные композиционные материа- лы на основе углеродных и стеклянных волокон для изготов- ления деталей беспилотных летательных аппаратов и перспек- тивы их развития / П.М. Путилина, К.Е. Куцевич, А.Ю. Исаев // Труды ВИАМ. – 2023. – № 8 (126). – С. 8. Scholar
  7. 7.Стрижиус, В.Е. Оценка усталостной долговечности слоистых композитов с использованием нормализованных кривых усталости / В.Е. Стрижиус // Материаловедение. Энергетика. – Т. 26, № 3. – 2020. – С. 20–32. Scholar
  8. 8.The fatigue of carbon fibre reinforced plastics – a review / P. Alam, D. Mamalis, C. Robert, C. Floreani, C.M.Ó. Brådaigh // Composites Part B. – 2019. – P. 555–579. Scholar
  9. 9.Sevenois, R.D.B. Fatigue damage modeling techniques for textile composites: review and comparison with unidirectional composite modeling techniques / R.D.B. Sevenois, W. Van Paepe- gem // Applied Mechanics Reviews. – 2015. – Vol. 67, iss. 2. – 020802. Scholar
  10. 10.Talreja, R. Damage Mechanics and Fatigue Life Asse- sment of Composite Materials / R. Talreja // International Journal of Damage Mechanics. – 1999. – Vol. 8. – P. 339–354. Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 4, 2024)
Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
25.11.2024
В выпуске
25.11.2024
Выпуск
№ 4 (2024)
Поделиться