Стуров А. А. Оценка влияния расслоений на ресурс деталей из углепластика / А. А. Стуров, Н. С. Чащин, Ю. Н. Иванов, А. А. Макарук // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2020. – № 4 (68). – С. 32–40. – DOI: 10.26731/1813-9108.2020.4(68).32-40
10.26731/1813-9108.2020.4(68).32-40
В современном машиностроении активно внедряются изделия, содержащие элементы из композиционных и металлических материалов. Соединение таких изделий выполняется с помощью болтов или заклепок. При формировании отверстий в композиционных материалах существует риск возникновения дефектов типа «расслоение». В связи с этим цель данного исследования заключается в изучении ресурсных характеристик углепластика, имеющего подповерхностное расслоение вокруг отверстия, вызванного внешним воздействием. Рассматривается оригинальный способ нанесения дефектов на образцы, обеспечивающий высокую повторяемость зоны повреждения. В статье сравниваются полученные результаты повторно-статических испытаний бездефектных образцов, образцов с расслоениями и образцов, подвергнутых ремонту. Предложена методика проведения статических и цикловых испытаний на сервогидравлических испытательных машинах с использованием специальной четырехточечной оснастки для нагружения образцов. Статические и цикловые испытания были проведены на универсальной сервогидравлической испытательной машине «Shimadzu» (Япония). Во время испытаний образцы подвергались неразрушающему ультразвуковому контролю на всех этапах при помощи ультразвукового комплекса «ELISA» фирмы «GMI» (Франция). В ходе исследований проведены статические прочностные испытания образцов, на основе которых были подобраны диапазоны нагружения для циклических испытаний, разработана методика и оснащение для нанесения идентичных дефектов на образцах, разработана методика ремонта повреждений, проведены циклические испытания. В результате прошедших испытаний было выявлено, какое влияние дефект типа «расслоение» и его последующий ремонт оказывают на долговечность изделий из углепластика, получена зависимость роста размера зоны дефекта от количества циклов нагружения. Даны рекомендации по технологиям ремонта расслоений. Предложены альтернативные способы инжектирования смолы с использованием специальных оснасток в зону дефекта типа «расслоение».
- Sturov A.A., Chashin N.S. Service life testing of composite material // 2019 IOP Conf. Ser. : Mater. Sci. Eng. 632.
- О влиянии износа инструмента на температуры резания при сверлении пакета углепластик : сталь / В.А. Колесник, Д.В. Криворучко, М. Хатала // Вестн. Национал. техн. ун-та Украины. Сер.: Машиностроение. 2015. № 1 (73). С. 10–14.
- Савилов А.В., Пятых А.С. Определение коэффициентов сил резания для моделирования процесса сверления // Системы. Методы. Технологии. 2016. № 2. С. 69–73.
- Чигринец Е.Г. Оптимизация процесса сверления армированного титаном стеклопластикового лонжерона лопасти несущего винта вертолета // Вестн. Москов. авиацион. ин-та. 2016. Т. 23. № 1. С. 177–188.
- Стуров А.А. Восстановительный ремонт отверстий в полимерном композитном материале на основе углепластика с помощью «термоболта» // Авиамашиностроение и транспорт сибири : сб. ст. IX Всерос. науч.-практ. конф. Иркутск, 2017. С. 83–87.
- Стуров А.А. Восстановительный ремонт отверстий в деталях из полимерных композитных материалов // Развитие научных направлений в современных условиях : сб. ст. материалы Междунар. науч.-практ. конф. М., 2017. С. 90–94.
- Precise holes machining in multicomponent stacks from metals and CFRP / N.S. Chashhin, Y.N. Ivanov, A.E. Pashkov et al. // Advances in Engineering Research : International Conference on Aviamechanical Engineering and Transport. AVENT, 2018. 10.2991/avent-18.2018.13.
- Performance of multi–margin coated tools in one-shot drilling of metallic-composite stack materials under varying feed rate and pecking conditions / C.-L. Kuo, S. Soo, D. Aspinwall et al. // In Proceedings of the 38th International Matador Conference. Huwei, Taiwan, Province of China, 2015. P. 231–238.
- Ломаев В.И., Дударев А.С. Перспективы мэанической обработки отверстий при производстве изделий из волокнистых композиционных материалов гражданской авиатехники // Машиностроительные технологии. 2006. Т. 7. С. 18–22.
- Garrick R. Drilling Advanced Aircraft Structures with PCD (Poly–Crystalline Di-amond) Drills // SAE Technical, paper 2007–01–3893. 2007.
- Atarsia A., Mueller–Hummel P., Hollenbaugh S. High efficiency in machining carbon fiber composites and metal stacks for aerospace application // Finer Points. 2013. P. 18–28.
- Пикалов А.А. Особенности разделки отверстий в смешанных пакетах ПКМ–Ti–Al // Механика и машиностроение. 2012. С. 669–679.
- Иванов Ю.Н., Каверзин Е.У., Чапышев А.П. Экспериментальное исследование влияния теплового расширения обрабатываемых материалов при сухом сверлении отверстий в пакетах структуры «полимерный композиционный материал – титановый сплав» // Изв. Иркут. гос. ун-та. 2013. Т. 10 (81).
- Roughness of holes in metal and polymer composite bags / N.S. Chashhin, Y.N. Ivanov, A.E. Pashkov et al. // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 2019. 632. doi:10.1088/1757-899X/632/1/012089.
- Колесник В.А., Криворучко Д.В., Митал Д. Температура резания при сверлении пакетов углепластик/титановый сплав // Cutting and tool in engineering systems: International Scientific and Engineering Proceedings. Харьков : НТУ ХПИ, 2015. Vol. 85. P. 126–136.
- Чашин Н.С., Иванов Ю.Н. Обработка отверстий в смешанных пакетах методом орбиталного сверления // Вестн. Иркут. гос. техн. ун-та. 2015. № 11 (106). С. 44–49.
- Чашин Н.С. Оценка точности обработки отверстий в углепластике на промышленном роботе KUKA KR210 R2700 Extra // Авиамашиностроение и транспорт Сибири : сб. ст. всерос. молодежной науч.-практ. конф. 2016. С. 308–313.
- Paulo R.G., Loïc B. Comparison between three-point and four-point flexural tests to determine wood strength of Eucalyptus specimens // Maderas: Ciencia y Tecnología 20(3). 2018. С. 333–342.
- Theotokoglou E.E., Sideridis E. Study of composite beams in asymmetric four-point bending // Journal of Reinforced Plastics and Composites. 2011. 30(13). С. 1125–1137.
- Failure behavior of composite laminates under four-point bending / K. Murat, S. Fazil, E. Nuri et al. // Journal of Composite Materials. 2016. Iss. 26. Vol. 50. P. 3679–3697.