Обоснование проектно-конструкторских и технологических решений для использования складчатых заполнителей в целях энергопоглощения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Каримова Гульназ Гумаровна

• Каримова Гульназ Гумаровна
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Каримова Гульназ Гумаровна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Состояние вопроса и постановка задачи исследования

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1. Цель и задачи исследования 29 ГЛАВА 2. Исследование характеристик материала и обоснование принятых допущений

2.1. Определение модуля сдвига О12 при изгибе

2.2. Определение кажущегося предела прочности при межслойном 35 сдвиге пз

2.3. Определение предела прочности при сжатии

2.4. Испытания на сжатие картона толщиной 3мм

2.5. Испытание на сдвиг картона толщиной 3мм

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

ГЛАВА 3. Технология изготовления из картона складчатых 50 заполнителей панелей демпфирующих конструкций для десантирования

3.1 Исследование операции биговка картона

3.1.1. Экспериментальные исследования биговки картона

3.1.2. Результаты экспериментов и их анализ 53 3.2.1 Определение силовых параметров биговки

3.2.2. Определение размеров инструмента для биговки при

формообразовании складчатого заполнителя ротационным методом

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

ГЛАВА 4. Механические характеристики складчатого заполнителя в 82 виде М-гофра

4.1. Геометрические параметры складчатого заполнителя в 82 виде М-гофра

4.2. Эксперименты на сжатие заполнителя в поперечном

направлении

4.3. Теоретические основы

4.4. Качественный анализ процессов деформирования 91 элементов ячейки периодичности складчатой структуры в виде М-гофра в условиях сжатия в поперечном направлении

4.5. Построение приближенного решения задачи о 92 деформировании заполнителя в поперечном направлении

4.6. Модули упругости и характеристики прочности при 94 растяжении и сжатии в направлении оси z

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование проектно-конструкторских и технологических решений для использования складчатых заполнителей в целях энергопоглощения»

ВВЕДЕНИЕ

В области машино-, авиастроения непрерывно проводятся исследования, как зарубежными, так и российскими учеными внедряются и совершенствуются конструкции и материалы. В конструкции летательных аппаратов (ЛА) широко используются трёхслойные или многослойные панели, представляющие собой заполнитель, соединенный несущими слоями (обшивками). В качестве заполнителя на сегодняшний день используются сотовые, пенные, сетчатые. Для изготовления обшивок применяются угле-, стекло-, базальтопластики, металлические и полимерные материалы, бумага, картон. Проводятся исследования и имеются некоторые положительные результаты в области использования панелей на основе складчатых структур в качестве заполнителя и промышленных технологий их изготовления. Особенность многослойной панели с использованием складчатой структуры заключается в том, что имеется возможность создания конструкции с заданными заранее свойствами, которые учитывают условия работы конструкции. Варьируя геометрией заполнителя, материала из которого он изготовлен, становится возможным получение панели с заданным комплексом свойств, не прибегая к необходимости использования новых материалов. Картон является широко используемым материалом в различных областях, в том числе и там, где требования к жесткости, прочности достаточно высоки. Анизотропия механических характеристик, достаточно выгодные значения соотношения массы к жесткости и энергопоглощению картона позволяют рассмотреть его в качестве демпфирующих элементов конструкции. Преимуществами картона являются возможность получения изделий с заданными характеристиками, экономичность и экологичность в процессе эксплуатации.

Для промышленности в качестве заполнителей интерес представляют

регулярные структуры, которые обладают повторяемостью и которые можно

складывать массовым поточным способом. Учитывая то, что картон является

4

листовым материалом, к нему применима технология изготовления ротационным методом. Необходимо учитывать возникающие нюансы, связанные с операциями биговки и складывания при формообразовании картонного материала.

Научная новизна работы

Стоит вопрос в выборе структур, которые могли бы дополнить сотовые заполнители по конструктивным, экономическим и технологическим характеристикам. Для сотовых заполнителей отработаны и промышленно освоены технологии формообразования, покрытия и использования их в конструкциях многослойных панелей. К преимуществам складчатых заполнителей можно отнести хорошие показатели по эксплуатационным характеристикам, тепло-, звукоизоляции, возможность организации естественной вентиляции. На сегодняшний день существует определенный выбор из материалов, которые могут использоваться при изготовлении конструкций со складчатым заполнителем. По складчатым заполнителям технологии находятся на стадии разработок. Есть небольшой положительный опыт использования складчатого заполнителя типа 7-гофр во входных элементах конструкции двигателя, в шумопоглащающих конструкциях для газоперекачивающей станции, в панелях легких летательных аппаратов. В этих конструкциях использовались складчатые заполнители, в том числе и из тонкого картона. Если остановиться только на складчатой структуре типа 7-гофр, то по удельным весовым характеристикам под действием статических нагрузок им трудно конкурировать с сотовым заполнителем, поэтому с этой точки зрения более перспективным является М-гофр [35, 36].

Имеющиеся сравнительные исследования ударной нагрузки и поглощения

энергии удара для сотовых и складчатых конструкций показывают, что последние

способны к поглощению энергии при любой ориентации заполнителя

относительно направления удара. При вертикальной ориентации заполнителя,

5

показатель энергопоглощения оказывается максимальным как в сравнении с другими направлениями ориентации, так и с сотовым заполнителем.

Практическая ценность работы

Складчатые заполнители имеют хорошие показатели по эксплуатационным характеристикам, тепло-, звукоизоляции, могут обеспечить естественную вентиляцию, при низкой плотности обеспечивают высокую несущую способность, а стоимость их изготовления не превышает, а в большинстве случаем меньше стоимости изготовления других заполнителей. Особенностью является и то, что изготовить их можно по заданным геометрическим параметрам (ширина, длина, высота, кривизна и т.п.). Кроме того, преимуществом данного заполнителя является технологичность, его можно изготовить, не прибегая к сложным технологиям, занимающим значительное время и дополнительным операциям. Отличительной особенностью складчатых конструкций является способность складываться из плоского состояния в рельефное и, обратно, разворачиваться на плоскость без значительных деформаций материала. Анализ разработок в данной области показывает, что на сегодняшний день могут быть использованы конструкции различной формы, например: плоские заполнители, двойной кривизны, переменной высоты и т.д.

Благодаря возможности управления параметрами внутренней геометрии

складчатого заполнителя, появляется возможность спроектировать и изготовить

заполнитель, обладающий энергопоглощающими характеристиками. Материал

должен поглощать большую часть энергии удара для того, чтобы, например, груз

при парашютном десантировании оставался неповрежденным. Замена

существующих амортизирующих сотовых конструкций, изготовленных из крафт-

бумаги, на складчатую конструкцию, позволяет поглощать на 50 процентов

больше энергии, приведенную на единицу объема. Такое снижение ударной

нагрузки позволит десантировать груз на более высоких скоростях, а также

6

доставлять более хрупкий груз. Картон подходит для этих целей лучше всего, из-за своей низкой себестоимости производства ввиду возможности использования непрерывного процесса формообразования.

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы. Работа содержит 116 страниц печатного текста, 42 рисунка, 7 таблиц; список литературы включает 102 наименований.

Введение содержит общую характеристику работы с обоснованием актуальности диссертационной работы, формулировкой цели и задач, научной новизны и практической ценности работы, описывается структура диссертации.

Глава 1 содержит анализ параметров поглощения энергии и технологии формообразования демпфирующих элементов. Рассмотрены заполнители, применяемые для блоков, способных эффективно поглощать энергию удара. На основе анализа сформулирована цель и задачи исследования.

Глава 2 содержит исследование характеристик материала, так как для определения НДС и несущей способности конструкции из картона необходимо знать прочностные и жесткостные характеристики картона.

Глава 3 содержит исследования формообразования складчатого заполнителя ротационным методом. Проведено исследование операции биговки и складывания картона с проведением экспериментального исследования и определением силовых параметров.

Глава 4 содержит аналитические зависимости, описывающие механические характеристики заполнителя. Проведены экспериментальные исследования деформирования и разрушения заполнителя.

Общие выводы содержат основные результаты работы.

ГЛАВА 1. Состояние вопроса и постановка задачи исследования

Диапазон размеров и веса грузов, десантируемых с самолета, уже в настоящее время довольно велик. Вес исчисляется несколькими тоннами, а размеры несколькими метрами. Обеспечение мягкой посадки при таких параметрах представляет серьезную сложность, а условия бывают чрезвычайные и десантирование иногда осуществляется в критических условиях с точки зрения испытываемых десантируемых грузом нагрузок. Как показывает практика, техника не всегда выдерживает. Поэтому актуальным становится вопрос обеспечения демпфирования возникающих нагрузок [1, 2] во время приземления десантируемых грузов. Это необходимо решать при значительных ограничениях веса конструкции демпфирующего устройства, стоимости используемого материала и изготовления демпфирующего устройства, а также вопросы кратности использования. Десантирование грузов может осуществляться несколькими способами: устройствами с парашютными системами, амортизирующими устройства, устройствами с обеспечением обратной тяги. Не всегда рельеф местности может иметь подходящую площадку для десантирования, в таких случаях применяют комбинированные системы, включающие парашют и демпфирующее устройство. При этом в связи с неровностями поверхности, касание с землей происходит не по всей подошве груза, из-за чего возникают боковые усилия. На рис.1.1 показан подготовленный к десантированию груз, в котором использованы амортизаторы из блоков, состоящих из панелей с сотовым заполнителем. При касании с неровной поверхностью возникают боковые усилия, в этом случае демпфирование с помощью такого вида панелей не обеспечивается в полной мере.

Рисунок 1.1 Груз на многослойной платформе с сотовым заполнителем, подготовленный к транспортировке с последующим десантированием

С экономической точки зрения данные устройства являются привлекательными и, как правило, применяются разово. Поэтому интерес представляют заполнители, способные воспринимать как осевые, так и боковые нагрузки, к которым можно отнести складчатый заполнитель.

Для обеспечения целостности при десантировании, грузов имеющих большой вес, возникает необходимость конструкции, обеспечивающей поглощение значительного количества энергии при воздействии ударной инерционной нагрузи при приземлении. Для этого в конструкциях амортизирующих панелей целесообразно применять заполнитель, на деформацию которого при ударной нагрузке будет затрачено как можно большее количество работы. Механизмы поглощения энергии для конструкций из металла и композиционных материалов (КМ) отличаются. В металлических конструкциях энергопоглощение происходит за счет пластической деформации материала, а в конструкциях из КМ - вследствие разрушения волокон, слоев [3-5]. Можно выделить несколько видов деформации и разрушения КМ: катастрофическое разрушение, постепенная деформация и постепенное разрушение [6, 7]. Постепенная деформация по своей природе близка к пластической деформации, свойственной конструкциям из металла, при этом энергопоглощение незначительное, из-за того, что зона текучести в КМ слабо выражена, либо вообще отсутствует. Катастрофическое разрушение характеризуется потерей устойчивости, образованием трещин с дальнейшим разрушением. Постепенное разрушение - наиболее эффективный вид энергопоглощения, т.к. разрушение в этом случае, происходит постепенно.

Одним из востребованных материалов при изготовлении заполнителей для панелей демпфирующих устройств является картон [8-19]. Картон является анизотропным, многослойным материалом, с тремя и более слоями, каждый из которых состоит из химически скрепленных волокон. Жесткость и прочность в продольном направлении значительно выше, чем в поперечном. Преимуществом картона в сравнении с другими видами материалов, является дешевизна, экологичность и низкий удельный вес. Так как картон является листовым материалом, окончательная форма достигается за счет складывания плоской

заготовки по заданным линиям, полученным после операции биговки.

11

Заполнители, выполненные из картона, могут обладать жесткостью и способностью выдерживать значительные нагрузки. Он привлекает своей стоимостью и технологическими характеристиками при изготовлении.

Для того, чтобы получить технологические и прочностные характеристики конструкции, необходимо знать характеристики исходного материла. Для плоского слоя гофрированного картона используются сорта картона, обеспечивающие высокую прочность, стойкость к ударам и другим видам воздействий. Согласно ГОСТ Р 53207-2008 «Картон для плоских слоев гофрированного картона. Технические условия» можно воспользоваться приведёнными показателями характеристики разрушающего усилия при сжатии кольца в поперечном направлении, однако такие характеристики как прочность при растяжении, изгибе, сдвиге не приведены. Для определения напряженно -деформированного состояния и несущей способности конструкции необходимо знать прочностные и жесткостные характеристики картона: модуля сдвига при изгибе, кажущегося предела прочности при межслойном сдвиге, предела прочности при сжатии. Для того, чтобы получить требуемые характеристики, необходимо провести экспериментальное исследование картона. Испытания картона на изгиб, сжатие, растяжение, сдвиг проводятся согласно существующих стандартам (ГОСТам, ASTM, EN и др.). Полученные характеристики позволят расчётным способом получить прочностные характеристики заполнителя и изготовить конструкцию, удовлетворяющую заданным параметрам демпфирующего устройства. Можно привести ряд примеров использования картона в качестве заполнителя демпфирующих устройств.

Первые исследования и разработки в направлении десантирования грузов были проведены еще в 1930-х г.г. П.И. Гроховским и группой энтузиастов в НИИ ВВС. В это время из-за отсутствия грузовых летательных аппаратов (ЛА) для транспортировки грузов создавались специальные внешние конструкции. Такие

конструкции позволяли произвести крепление груза под фюзеляжем, для его сброса как с парашютом, так и без.

На сегодняшний день наличие грузовых и беспилотных ЛА расширяет возможности транспортировки грузов. В любом случае при перевозке и десантировании грузов главной задачей становится целостность груза после приземления. В зависимости от свойств самого груза зависит то, как необходимо осуществить его упаковку и способ десантирования.

Определенные виды грузов (например, жидкости, сыпучие продукты) сами по себе способны выдерживать перегрузки и имеют высокие амортизационные свойства, при этом не будет иметь столь важное значение качество их упаковки. Однако для категории грузов, обладающих не столь высокими амортизационными свойствами, необходимо обеспечить упаковку, обладающую свойством энергопоглощения (рис. 1.1).

В последнее время проводились работы, направленные на исследование блоков с сотовым и складчатым заполнителем на ударные нагрузки.

Широкое распространение в связи со своими техническими и технологическими характеристиками получили конструкции с использованием сотовых структур [20-22].

Наиболее распространенным видом материала для изготовления сотовых заполнителей является картон.

Преимуществами картона являются:

1) небольшой собственный вес, что позволяет увеличить вес полезного груза и экономить топливо при транспортных перевозках,

2) низкая стоимость и доступность сырья,

3) технологичность, материал достаточно хорошо поддается обработке в процессе производства.

Панели с сотовым заполнителем, изготовленным из картона, при применении в блоках в качестве демпфирующих элементов имеют существенные недостатки, заключающиеся в том, что они не воспринимают боковые нагрузки, так как сотовый заполнитель относится к классу трансверсально мягким упругим средам. В этом отношении более предпочтительными являются складчатые заполнители, которые воспринимают как вертикальные, так и боковые нагрузки. Сравнительные испытания таких блоков проведены в исследованиях [23-27].

Для испытаний в работе [25] были использованы образцы следующих вариантов ориентации заполнителя (рис.1.2): а) плоская ориентация заполнителя, Ь) боковая ориентация заполнителя, с) вертикальная ориентация заполнителя, ё) осевая ориентация заполнителя.

Рисунок 1.2. Ориентация заполнителя в испытательных образца (стрелка

указывает направление удара) 14

Высота образцов в экспериментах составляла 3, 6, 9, 12 дюймов (76, 152, 229, 305 мм). Испытания на удар проводились на 1ш1хоп ЭупаШр 950 на скоростях установки: 20, 25, 30, 35, 40 фут/сек (обеспечивающие соответственно, предварительно рассчитанную энергию удара - 130, 200, 300, 400, 525 фунт-фут), молотом весом 21фунт (9,5 кг).

Результаты испытаний образцов с двухслойным сотовым заполнителем, имеющим сечение 5,5x5,5 дюймов (139,7 х 139,7 мм) приведены на рис.1.3.

Рисунок 1.3. Диаграмма «нагрузка-прогиб», характеризующая поглощение энергии образца с сотовым заполнителем

Из диаграммы видно, что нагрузка имеет двугорбую форму, которая отражает поглощение энергии двумя слоями, где максимальная ударная нагрузка - 1444 фунта, а поглощенная энергия составляет 279,52 фунта/фут.

Для испытаний образцы с шевронным заполнителем имели такие же габаритные размеры, что и сотовые, скорость удара, вес груза и ориентация заполнителя были аналогичными.

Результаты испытаний для плоской ориентации заполнителя показывают, что при испытании в плоском образце поглощение энергии происходит постепенно, с постоянной скоростью, но из-за того, что образец не может поглотить всю энергию удара, с такой скоростью, оставшаяся энергия удара приводит к пиковой нагрузке. Результаты образцов с боковой ориентацией заполнителя оказались такими же, как и для плоской ориентации заполнителя.

Результаты испытаний показывают, что образцы с вертикальной ориентацией превосходят образец с сотовым заполнителем (рис.1.4).

1<иО-\ 561.051Ь

ОеМоп-1 222 Г|

Епегду-1 93.09 А К

1500.00

с 1-

С.0С 1.00 2.00

Э.0С 4.00 5.00 6.00

ОеАесйогИ (г.)

Рисунок 1.4. Диаграмма поглощения энергии образцов с сотовым заполнителем (кривая с двумя горбами) и образцом с вертикальной

ориентацией заполнителя. 16

Из диаграммы видно, что процесс нагружения в образце с вертикальной ориентацией заполнителя протекает более равномерно, чем в образце с сотовым заполнителем. Следовательно, можно было бы при меньшем объеме образца с вертикальной ориентацией заполнителя достигнуть поглощения энергии. При сочетании трех направлений ориентации шевронного заполнителя можно достичь более эффективного поглощения энергии удара при меньшем объеме, в сравнении с сотовым заполнителем.

Результаты испытаний с цилиндрической ориентацией шевронного заполнителя на осевой удар показывают, что цилиндрические образцы также поглощают большую энергию удара, чем сотовый заполнитель. Сравнивая результаты испытаний, авторы пришли к следующим выводам:

1. поглощающая способность на единицу объема при различных скоростях образцов с вертикальной ориентацией заполнителя превосходят сотовые, особенно на высоких скоростях, где поглощение энергии превосходит вдвое.

2. поглощение удара в трех направлениях у складчатых структур является важной характеристикой и преимуществом в сравнении с сотовым заполнителем.

3. шевронные структуры поглощают энергию удара постепенно, при меньшей деформации, чем соты, т.е. шевронные способны поглощать энергию удара при меньшем, почти в два раза, объеме, чем соты.

Таким образом, из результатов этих исследований можно сделать выводы, что наиболее перспективными для использования в качестве заполнителей панелей блоков демпфирующих устройств являются складчатые заполнители.

В настоящее время проведено определенное количество исследований по формообразованию складчатых структур и их применению в различных конструкциях в качестве шумопоглощающих элементов. Однако классическая технология изготовления складчатых заполнителей проигрывает технологии изготовления сотовых заполнителей в себестоимости из-за малой производительности. Поэтому в исследованиях [28-32] в технологию изготовления складчатых заполнителей включена операция биговки]. Технология изготовления складчатой конструкции с использованием операции биговки исследована в ряде работ, которые выполнены в КНИТУ-КАИ.

В основу технологий складывания, рассмотренные в работах Мовчана Г.В. [33], Закирова И.И. [34], Файзуллиной Н.М. [35], Семешко М.А. [36], заложено внедрение операции биговка. Работы Закирова И.И., Мовчана Г.В. рассматривают вопросы исследования особенности биговки при изготовлении складчатых конструкций из полимерной бумаги №тех® и Kevlar®. Рассмотрены вопросы деформированного и напряженного состояния при биговке закругленным инструментом и получены соответствующие расчетные зависимости для определения параметров.

В работе Файзуллиной Н.М. рассмотрен процесс формообразования складчатого заполнителя с плоской площадкой контакта с применением многолучевой биговки. В работе рассмотрены особенности определения параметров этого процесса.

В работе Семешко М.А. рассмотрена технология изготовления из

композиционных материалов элементов планера легких самолетов. В ней сделан

упор на вопросы термостатирования и технологии изготовления ячеистых

заполнителей из полимерных бумаг №тех® и Kevlar® с

наномодифицированным покрытием. В работе также рассмотрено

формообразование складчатой конструкции из заготовки с гофрированным

18

материалом. Однако в работе не рассмотрены вопросы, связанные с прочностными характеристиками складчатых конструкций.

Эти работы не затрагивают вопросы производительности операции складывания. Целесообразно рассмотреть вопросы достижения скоростей формообразования складчатых заполнителей из картона ротационным методом с использованием операции биговка для достижения конкурентных скоростей в сравнении с формообразованием сотовых заполнителей [37-39]. Для этого необходимо создать соответствующую оснастку с методикой ее проектирования. Для создания этой методики необходимо знать характеристики картона, которые можно использовать при анализе деформирования во время формообразования складчатой конструкции, также необходимо знать силовые параметры формообразования, чтобы обеспечить точность геометрии складчатой конструкции.

Кроме вопросов, связанных с изготовлением складчатой конструкции, необходимо иметь значения энергопоглощающих характеристики демпфирующих блоков. В этой области известны работы, исследующие металлические материалы [40-43].

Большинство конструктивных элементов транспортных средств представляют собой тонкостенные конструкции, для них установлены правила и рекомендации, которые помогают проектировать конструкции, отвечающие прочностным эксплуатационным требованиям [40]. Похожие конструкции применяются в разных отраслях машиностроения [41-43]. Каждая конструкция имеет свой режим нагружения, возникающий при эксплуатации. Однако нельзя исключать случаи возникновения закритических нагрузок, приводящих к разрушению, к примеру, в аварийных ситуациях, когда конструкции должны выдерживать увеличенные нагрузки, без чрезмерных деформаций, которые могут

представлять угрозу жизни и здоровья людей.

19

Тонкостенные конструкции могут разрушаться в процессе воздействия упругой или вязкоупругой деформации, характеризующаяся пластической деформацией, локализирующейся в небольшой зоне конструкции. Особенностью такого вида деформации является образование однотипных сборок. Механизм деформации схематично показан на рис. 1.5. Начальная геометрия определяется четырьмя параметрами:

1. Общая длина - С = а + Ь

2. Угол Ф

3. Толщина стенки 1а

4. Толщина стенки ^

Рисунок 1.5. Геометрическая картина деформирования при складывании

Механизм складывания состоит из возникновения симметричной и асимметричной деформации.

В работе [44] рассматриваются метода решения: скорость диссипации внутренней энергии и полной диссипации энергии; внешняя нагрузка и условие абсолютного минимума.

В энергопоглощающих элементах интерес представляет суммарное количество энергии, которую способен поглотить этот элемент:

¿тах

Е = | Р(5)й5

о

где Р(8) - мгновенная сила разрушения элемента, д и дтах - текущее и максимальное разрушение, соответственно. Среднее усилие разрушения зависит от изменения толщины I, среднего напряжения текучести материала а0 и числа углов в рассматриваемом элементе. Варьируя этими параметрами можно достичь необходимого значения силы разрушения, но его сложнее поддерживать при дтах. Проблема проектирования заключается в том, чтобы добиться стабильно повторяющегося вида разрушения, однако образец часто разрушается в неправильно спроектированных зонах, что приводит к преждевременной потере несущей способности (рис.1.6).

(а) (Ь) (с)

Рисунок 1.6. Разрушение при осевом сжатии призматического образца, из-за

неправильной геометрии

В трех образцах на рис.1.6 произошло разрушение из-за дефектов в геометрии поперечного сечения. Образец на рис 1.6, а имеет трапецеидальное поперечное сечение с двумя острыми и двумя тупыми угловыми элементами. Вид

деформированного состояния не является осевым разрушением и сглаживает поперечное сечение, которое приводит к уменьшению жесткости при изгибе. На образце (рис. 1.6, Ь) можно увидеть ассиметричный режим складывания (рис.1.5) соседних угловых элементов, т.к. складки сталкиваются друг с другом, вызывая изгиб всего образца. Образец (рис. 1.6, с) треугольного поперечного сечения, препятствует образованию ассиметричного режима складывания.

Результат с повторяющимися складками чаще имеет место в образцах квадратного поперечного сечения. При желании получить такую картину деформирования могут возникнуть другие виды разрушения, например, симметричный. В случае, если этот режим вызывает разрушение, стабильность процесса складкообразования теряется и образец разрушается по изгибной форме. С другой стороны, когда складкообразование намеренно инициируется во время производственного процесса, это может способствовать образованию многочисленных складок, без намека на изгиб самого образца.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Каримова Гульназ Гумаровна, 2025 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кулаков, Н.А. Особенности конструкций энергопоглощающих кресел, испольуемых в автобронетанковой и авиационной технике/Н.А. Кулаков , Е.В. Гаврилов// Извести МГТУ «МАМИ». 2014. - №1 (19), т.1 - С.29-38.

2. Патент - 2246646 РФ, МПК 7В 21D 13/02 Устройство поглощения удара / Арсеньтев А.С., Косарев В.А., Федотов Я.В., Вильнт И.В., Кравец А.Б., Кравцев В.Н., Чернецов В.А., Тихонов С.В., Баруев В.Е. // Бюл. №5, 2005.

3. Туренко, А.Н., Ужва, А.В., Сергиенко, А.В. Результаты исследования поглощения энергии при ударе изделиями из композиционных материалов/А.Н. Туренко, А.В. Ужва, А.В. Сергиенко //Вестник ХНАДУ. -2013. - вып.60. - C.90-94.

4. Hiermaier, S. Struktures under crash and impact. Springer, 2008. - 410p.

5. Gay, D. Composite materials: Design and applications/ D. Gay, S.V. Hoa, S.W. Tsai//Composite Materials: Design and Applications. - 2002. - Р.1-528.

6. Elmarakbi, A. Advanced composite materials for automotive applications: structural integrity and crashworthiness/A. Elmarakbi//John Wiley and Sons, Ltd. - 2014. -446p.

7. Hull, D. A unified approach to progressive crushing of fibre-reinforced composite tubes /D. Hull// Composite science and technology. - 1991. - №40. - Р.377-421.

8. Huber, M.T. Theory of plates/M.T. Huber // L'vow. - 1921. - part 2. - Р.120-187.

9. Гущин, В.С. Моделирование показателя сопротивления изгибу гофрированного картона/В.С. Гущин // Сборник Приоритетные научные направления: от теории к практике. ООО «ПКФ ПерекрестокЪ», г.Уфа. - 2016. - С.92-98.

10.Сысоева, Н.В. Характеристики жесткости при изгибе и при растяжении компонентов гофрированного картона/Н.В. Сысоева , А.В.Гурьев, В.И. Комаров// Лесной журнал. - 2000. - №4. - С.129-134.

11. Ларина, Е.Ю. Измерение жесткости гофрированного картона при изгибе/Е.Ю. Ларина, Я.В. Казаков// ИВУЗ «Лесной журнал». - 2016. - №1. - С.155-166.

12.Mentrasti, L. Large bending behavior of creased paperboard. I. Experimental investigations./Mentrasti L, Cannella F., Pupilli M., Dai J.S.//International Journal of Solids and Structures. - 2013. - 50.- Р.3089-3096.

13.Nagasawa, S. Creasing characteristic of aluminum foil coated paperboard/S. Nagasawa, R. Endo, Y. Fukuzawa, S. Uchino, I. Katayama//Journal of materials processing technology. - 2008. - 201. - Р.401-407.

14.Beex, L. A. A. On the influence of delamination on laminated paperboard creasing and folding/L. A. A. Beex, R. H. J. Peerlings// Philosophical Transactions of the Royal Society. A mathematical, physical & engineering sciences. - 2012. - 370, -Р.1912-1924.

15. Borgqvist, E. An anisotropic in-plane and out-of-plane elasto-plastic continuum model for paperboard/Borgqvist E., M. Wallin, M. Ristinmaa, J. Tryding//Composite Structures. - 2015. - 126. - Р.184-195.

16.Thakkar, B.K. Experimental and numerical investigation of creasing in corrugated paperboard/B.K. Thakkar, L.G.J. Gooren, R.H.J. Peerlings, M.G.D. Geer//Philosophical Magazine. - 2008. - Vol. 88, Nos. 28-29. - Р.3299-3310

17.Giampieri, A. A constitutive model for the mechanical response of the folding of creased paperboard/A. Giampieri, U. Perego, R. Borsari//International Journal of Solids and Structures. - 2011. - 48. - Р.2275-2287.

18.Nygards, M. Experimental and numerical studies of creasing of paperboard/M. Nygards, M. Just, J. Tryding//International Journal of Solids and Structures. - 2009.46. - P.2493-2505.

19.Nagasawa, S. Effect of crease depth and crease deviation on folding deformation characteristics of coated paperboard/S. Nagasawa, Y. Fukuzawa, T. Yamaguchi, S. Tsukatani, I. Katayama//Journal of Materials Processing Technology. - 2003. - 140. - P. 157-162.

20. Hohe, J. Effective stress-strain relations for two-dimensional cellular sandwich cores: Homogenization, material models, and properties/J. Hohe, W. Becker//Applied Mechanics Reviews. - 2002. - Vol. 55, Iss. 1. - P. 61-87.

21. Aminanda, Y. Experimental analysis and modelling of the crushing of honeycomb cores /Y. Aminanda, B. Castanie, J-J. Barrau, P. Thevenet//Applied Composite Materials. - 2005. - 12. - P. 213-227.

22. Adams, R.D., Maheri, M.R. The dynamic shear properties of structural honeycomb materials/R.D. Adams, M.R. Maheri//Composites Science and Technology. - 1993. - Vol. 47, Iss. 1. - P.15-23.

23. Elsayed A. E. Manufacturing processes for folding sheet material and applications/ Rutgers university. DMI - 01544, MPM

24.Elsayed, E.A. A continuous folding process for sheet materials. International/E.A. Elsayed, B.B. Basily//Journal of Materials and Product Technology. - 2004. -21(1-3). - P.1-19.

25.Basily, B. B. Folded sheet materials manufacturing process and applications/B.B. Basily, E.A. Elsayed, D. Kling//Proc., National Science Foundation Conference, NSF Conf., Birmingham, Alabama. - 2003.

26. Basily, B. B. Dynamic axial crushing of multi-layer core structures of folded chevron patterns/B.B. Basily, E.A. Elsayed//International Journal of Materials and Product Technology. - 2004. - 21(1-3). - Р.169-185.

27.ASTMD5628-96 Standatr test method for impact resistance of flat? Rigid plastic specimens bymeans of a falling dart (tup or falling mass)//normdocs.ru (Электронный ресурс) ООО «Нормодокс», Спб. - 2002-2006.

28.Шабалин, Л.П. Метод расчета и оптимизация конструкции трехслойной панели с заполнителем в виде периодических складчатых структур. Автореферат дис. кан.технич.наук: Казань, 2013. - 24с.

29.Алексеев, К.А. Складчатые структуры. Геометрическое моделирование и автоматизированное проектирование/К.А. Алексеев, И.М. Закиров / - Казань: Изд-во «Фэн» АН РТ, 2010. - 212с.

30.Закиров, И.М. Изгибная жесткость гофрокартона при складывании после биговки/Закиров И.М., Семешко М.А.//Материалы III Международной научно-производственной конференции, приуроченной ко Дню Российской науки и 95-летию гражданской авиации России. - Ульяновск. - 08.02.2018 г., - С.21-29.

31.Harrysson, А. Large strain elasto-plastic model of paper and corrugated board/Harrysson А., Ristinmaa M.//International Journal of Solids and Structures. -2008. - №45. - Р.3334-3352.

32.Beex, L.A.A. An experimental and computational study of laminated paperboard creasing and folding/L.A.A. Beex, R.H.J. Peerlings//International Journal of Solids and Structures. 2009. - 46. - Р.4192-4207

33.Мовчан, Г.В. Исследование шевронного заполнителя и технологии его изготовления применительно к конструкции панелей грузового отсека

самолета. Автореферат дис. кан.технич.наук: Казань, 2009.- 16с.

107

34.Закиров, И.И. Технологические параметры изготовления и механические характеристики складчатого заполнителя трехслойной панели. дис.канд.техн.наук: Казань, КНИТУ-КАИ. 2013.

35.Файзуллина, Н. М. Конструкция и технология изготовления полимерного складчатого заполнителя с плоской площадкой контакта: дис. канд. техн. наук: Казань. КНИТУ-КАИ. 2018.

36.Семешко, М.А. Технология изготовления из композиционных материалов элементов планера легких самолетов с повышенными прочностными характеристиками: дис. канд. техн. наук, Казань, КНИТУ-КАИ. 2019.

37.Десятов, В.Е. Технология изготовления зигзагообразного гофрированного заполнителя многослойных панелей. Автореферат дис. кан.технич.наук. -Казань. 1993.- 18с.

38. Халиулин, В.И. Технология регулярных складчатых конструкций. Автореферат дис. докт.технич.наук. - Казань. 1996.- 36с.

39.Zakirov, I.M. Sandwich panels featuring chevron cores for airframe and building structures. Properties and technology thereof /I.M. Zakirov, K.A. Alexeev//SAMPE 2006 Technical Conference Proceedings: Creating New Opportunities for the World Economy, Long Beach, CA, April 30- May 4, 2006. Society for the Advancement of Material and Process Engineering, CD-ROM. - 11р.

40.Abramowicz, W. Twin-walled structures as impact energy absorbers/W. Abramowicz//Journal of Thin-Walled structures. - 2003. - Vol.41(2). - Р.91-107.

41.Луковкин, Р.О. Энергопоглощающие характеристики краш-бокса посадочного устройства возвращаемого аппарата/Р.О. Луковкин//Инженерный журнал: наука и инновации. - 2018. - № 10. - С.1-12.-

42.Baroutaji, A. On the Crashworthiness Performance of Thin-Walled Energy Absorbers: Recent Advances and Future Developments/A. Baroutaji, M.Sajjia, A.G. Olabi/Thin-Walled Structures. - 2017. - vol.118 (9). - Р.137-163.

43. Alghamdi, A.A.A. Collapsible Impact Energy Absorbers: An Overview/A.A.A. Alghamdi//ThinWalled Structures. - 2001. - vol.39(2). - Р.189-213.

44.Airoldi, A., Janszen G. A Design Solution for a Crashworthy Landing Gear with a New Triggering Mechanism for the Plastic Collapse of Metallic Tubes/A. Airoldi, G. Janszen//Aerospace Science and Technology. - 2005. - vol.9(5). - Р.445-455.

45.Двоеглазов, И.В. Исследование влияния конструктивных параметров Z-гофра на прочность при поперечном сжатии и продольном сдвиге/И.В. Двоеглазов, В.И. Халиуллин //ИВУЗ «Авиационная техника». - 2013. - №1. - С.13-17.

46.Зиннуров, Р.А. Оценка несущей способности складчатого заполнителя трехслойных панелей авиационных конструкций при поперечном нагружении: автореферат дис. кан.технич.наук: - Казань. 2010.- 18с.

47.Закиров, И.М. Исследование процесса формообразования из полимерной бумаги заполнителя трехслойной панели/И.М. Закиров, А.В. Наумов, М.А. Семешко//Вестник машиностроения. - 2015. - №2. - С.56-60.

48.Zakirov, I. Research of creasing of a polymer sheet material on a rigid base influence on parametrs of folding/I. Zakirov, Y. Kataev, A. Nikitin, N. Faizullina//American Journal of Applied Sciences. - 2016. - Р.1-6.

49.Закиров И.М. Формообразующие операции при изготовлении складчатых изделий/И.М. Закиров, М.А. Семешко//Вестник машиностроения. - 2019. - №1. - С.74-79.

50. Панин, В.Ф. Конструкции с заполнителем/Панин В.Ф., Гладков Ю.А.//Справочник. -М.: Машиностроение, 1991, - 272с.

51.Каюмов, Р.А. Определение несущей способности панелей с шевронным заполнителем / Каюмов Р.А., Закиров И.М., Алексеев К.П., Алексеев К.А., Зиннуров Р.А.//ИВУЗ «Авиационная техника». - 2007. - №4. - С.8-10.

52.Gibson, L.J. Cellular solids: structure and properties/ LJ Gibson, MF Ashby // Cambridge: Cambridge University Press. - 1999.

53.Wang, Z. High-speed axial impact of aluminum honeycomb / Wang Z, Tian H, Lu Z, Zhou W. // Experiments and simulations. Compos B. - 2014, - 56. Р. 1-8.

54.Zhang, Y. Out-of-plane crashworthiness of bioinspired self-similar regular hierarchical honeycombs / Zhang Y, Lu M, Wang CH, Sun G, Li G. // Compos Struct. - 2016, -144. Р.1-13.

55.Bai, Y. Experimental and simulation investigation of temperature effects on modal characteristics of composite honeycomb structure. / Bai Y, Yu K, Zhao J, Zhao R. // Compos Struct. - 2018, - 201. - Р. 816-27.

56.Zhao, Y. Response of aramid honeycomb sandwich panels subjected to intense impulse loading by Mylar flyer / Zhao Y, Sun Y, Li R, Sun Q, Feng J. // Int J Impact Eng. - 2017, - 104. -Р. 75-84.

57.Zhou. H. Mechanical performance and energy absorption properties of structures combining two Nomex honeycombs / Zhou H, Xu P, Xie S, Feng Z, Wang D. // Compos Struct. - 2018, - 185. Р. 524-36.

58.Zhou, Z. Experimental investigation on the yield behavior of Nomex honeycombs under combined shear-compression / Zhou Z, Wang Z, Zhao L, Shu X// Lat Am J Solids Struct. - 2012, - 9(4). - Р.515-30.

59.Tounsi, R. Numerical investigation, experimental validation and macroscopic yield criterion of honeycombs under mixed shear-compression loading / Tounsi R, Markiewicz E, Zouari B, Chaari F, Haugou G. // Int J Impact Eng. - 2017, - 108. -P. 348-60.

60.Ashab, ASM. Quasi-static and dynamic experiments of aluminum honeycombs under combined compression-shear loading / Ashab ASM, Ruan D, Lu G, Wong YC. // Mater Des. - 2016, - 97. - P.183-94.

61.Tounsi, R. Dynamic behaviour of honeycombs under mixed shear-compression loading: experiments and analysis of combined effects of loading angle and cells inplane orientation / Tounsi R, Markiewicz E, Haugou G, Chaari F, Zouari B. // Int J Solids Struct. - 2016, - 80. - 501-11.

62.Pan, S-D. Transverse shear modulus and strength of honeycomb cores / Pan S-D, Wu L-Z, Sun Y-G. // Compos Struct. - 2008. - 84:369-74.

63.Akishev, N.I. Theoretical-experimental method for determining the averaged elastic and strength characteristics of a honeycomb core of sandwich designs / Akishev NI, Zakirov I.I., Paimushin V.N., Shishov M.A. // Mech Compos Mater. - 2011, -47(4):377-86.

64.Zhang, J. The out-of-plane properties of honeycombs / Zhang J, Ashby MF. // Int J Mech Sci. - 1992, - 34:475-89.

65.Jimenez, L. F. Buckling of rectangular and hexagonal honeycomb under combined axial compression and transverse shear / L. Jimenez F, Triantafyllidis N. // Int J Solids Struct. - 2013. - 50(24):3934-46.

66. Roy, R. Testing and modeling of Nomex™ honeycomb sandwich Panels with bolt insert / Roy R, Nguyen KH, Park YB, Kweon JH, Choi JH. // Compos B. - 2014. -56:762-9.

67.Seemann, R. Numerical modeling of nomex honeycomb sandwich cores at meso-scale level / Seemann R, Krause D. //Compos Struct. - 2017. - 159:702-18.

68.Liu, L. The flatwise compressive properties of Nomex honeycomb core with debonding imperfections in the double cell wall / Liu L, Meng P, Wang H, Guan Z. // Compos B. - 2015. 76:122-32.

69.Foo, CC. Mechanical properties of Nomex material and Nomex honeycomb structure / Foo CC, Chai GB, Seah LK. // Compos Struct. - 2007. - 80:588-94.

70.Roy, R. Characterization of Nomex honeycomb core constituent material mechanical properties / Roy R, Park S-J, Kweon J-H, Choi J-H. // Compos Struct. - 2014. -117:255-66.

71.Kilchert, S.V. Nonlinear finite element modelling of degradation and failure in folded core composite sandwich structures: Universityof Stuttgart, 2013.

72.Xie, S. Mechanical properties of Nomex honeycomb sandwich panels under dynamic impact / Xie S, Jing K, Zhou H, Liu X. // Compos Struct. - 2020. -235:111814.

73.Foo, CC. A model to predict low-velocity impact response and damage in sandwich composites / Foo CC, Chai GB, Seah LK. // Compos Sci Technol. - 2008. -68:1348-56.

74.Asprone, D. Statistical finite element analysis of the buckling behavior of honeycomb structures / Asprone D, Auricchio F, Menna C, Morganti S, Prota A, Reali A. // Compos Struct. - 2013. - 105:240-55.

75.Gornet, L. Modeling of Nomex® honeycomb cores, linear and nonlinear behaviors / Gornet L, Marguet S, Marckmann G. // Mech Adv Mater Struct. - 2007. - 14:589601.

76.Rodriguez-Ramirez, J.D. Experimental and numerical analysis of the shear nonlinear behaviour of Nomex honeycomb core: application to insert sizing / Rodriguez-Ramirez JD, Castanie B, Bouvet C. // Compos Struct. - 2018. 193:121-39.

77.Giglio, M. Investigations on sandwich core properties through an experimental-numerical approach / Giglio M, Manes A, Gilioli A. // Compos B. - 2012. - 43:36174.

78.Giglio, M. Numerical investigation of a three point bending test on sandwich panels with aluminum skins and Nomex™ honeycomb core / Giglio M, Gilioli A, Manes A. // Comput Mater Sci. - 2012. - 56:69-78.

79.Zhang, Y. Experimental and numerical analysis of dynamic compressive response of Nomex honeycombs / Zhang Y, Liu T, Tizani W. // Compos B. - 2018. - 148:27-39.

80.Liu, L. Experimental and numerical study on the mechanical response of Nomex honeycomb core under transverse loading / Liu L., Wang H., Guan Z. // Compos Struct. - 2015. - 121:304-14.

81.Fischer, S. Mechanical tests for foldcore base material properties / Fischer S., Klaus D., Sebastian K., Alastair J.// Compos A. - 2009. - 40:1941-52.

82.Yang, W. Shear property characterization of aramid paper and its application to the prediction of honeycomb behaviors / Zhang X., Yang K., Pan B., Fei B.,Yi X., Chen Y. // Composite Structures. - 2020. - 254:1-9.

83.ASTM D4762-16. Standard Guide for Testing Polymer Matrix Composite Materials. 2016

84. Паймушин, В.Н. Теоретико-экспериментальный метод определения механических характеристик заполнителя складчатой структуры в виде Z-гофра. Теоретические основы и сжатие заполнителя в поперечном направлении

/ Паймушин В.Н., Закиров И.И., Карпиков Ю.А. // Изв. вузов. Авиационная техника. - 2012. - № 3. - С.10-17.

85.Паймушин, В.Н. Теоретико-экспериментальный метод определения механических характеристик заполнителя складчатой структуры в виде Z-гофра. Сдвиг заполнителя в плоскостях поперечных сечений / Паймушин В.Н., Закиров И.И., Карпиков Ю.А. // Изв. вузов. Авиационная техника. - 2013. - № 3. - С.19-26.

86. Elsayed, E.A. Developments in Sheet Folding Technology and Applications / Elsayed E.A., Basily B.B. // Proceedings of 2004 the NSF Design, Service and Manufacturing Grantees and Research Conference: January 6-10. Birmingham, Alabama, - 2004.

87.Kling, D. Manufacturing Process for Folded Sheet Material / Kling D., Elsayed, S.A., and Basily, B.B. Proceedings of the 2002 NSF Design and Manufacturing Research Conference, January 6-10: San Juan, 2002. - Р. 1555-1562.

88.Kling, D. New Sheet Metal Folding Processes / Kling, D. E.A. Elsayed // Ninth Industrial Engineering Research Conference, May 21-23: Clivlend, - 2000.

89.Beex, L.A.A. On the influence of delamination on laminated paperboard creasing and folding / Beex L.A.A., Peerlings R. H. J. // Philosofphical Transactions of the Royal Society A. - 2012. - 370.

90.Сторожев, М.В., Попов, В.А. Теория обработки металлов давлением. -М.:Машиностроение, 1977. - 424 с.

91.Лысов, М.И. Теория и расчет процессов изготовления деталей методом гибки. -М.:Машиностроение, 1966. - 236с.

92.Zakirov, I. Folded structures: performance, technology and production / Zakirov I., Nikitin A., Alexeev K., Mudra Chr. // SAMPE EUROPE International Conference, March 27 - 29: Paris, - 2006. - P. 234-239.

93. Изготовление трехслойных панелей со складчатым заполнителем из полимерной бумаги / Коллектив авторов; Под ред. Закирова И.М. // Казань: «Фэн». - 2009. - 231 с.

94.Паймушин, В.Н. Усредненные упругие и прочностные характеристики сотового заполнителя и теоретико-экспериментальный метод их определения /Паймушин В.Н. и др. // Механика композитных материалов. - 2012. № 5. С. 745-764.

95.Aminanda, Y. Experimental Analysis and Modelling of the Crushing of Honeycomb Cores/Y. Aminanda, B. Castanie, J. -J. Barrau, P. Thevenet // Applied Composite Materials. - 2005. Vol. 12. Iss. 3-4. P. 213-227.

96.Heimbs, S. Experimental and Numerical Analysis of Composite Folded Sandwich Core Structures under Compression / S. Heimbs, P. Middendorf, S. Kilchert, A. F. Johnson, M. Maier // Applied Composite Materials. - 2007. Vol. 14. Iss. 5-6. P. 363-377.

97. Heimbs, S. Numerical Determination of the Nonlinear Effective Mechanical Properties of Folded Core Structures for Aircraft Sandwich Panels [Electronical Resource]. URL: http://www.heimbsonline.de / S. Heimbs, T. Mehrens, P. Middendorf, M. Maier, A. Schumacher // 6th European LS-DYNA Users' Conference, May. - 2007. - P. 181-190.

98.Dreshler, K. Manufacturing of Folded Core-Structures for Technical Applications / Dreshler K., Kehrle R. // Proc. of the Sample Europe Conference and Exhibition, Dec. 1-4, 2004, Paris, France. P. 508-513.

99.Закиров, И.М. Проектирование складчатой конструкции клиновидной формы / Закиров И.М., Алексеев К.А. // Проблемы машиностроения и надежности машин. - 2010. - № 5. - С. 10-16.

100. Саченков, А.В. Теоретико-экспериментальный метод исследования устойчивости пластин и оболочек / Саченков А.В. // Исследования по теории пластин и оболочек. Казань: КГУ. - 1970. - Вып. 6-7. - С. 391-433.

101. Панин В.Ф., Гладков Ю.А. Конструкции с заполнителем. Справочник -М.:Машиностроение, 1991. - 272 с.

102. Ендогур, А.И., Вайнберг М.В., Иерусалимский К.М. Сотовые конструкции. Выбор параметров и проектирование. - М.:Машиностроение, 1986. - 200 с.