Подходы к исследованию процессов появления и развития напряженно-деформированного состояния в зависимости от режимов вибронагружения элемента конструкции

Цель исследования заключается в определении допустимых и предельных режимов вибронагружения пластины, имитирующей элемент обшивки летательного аппарата и изготовленной из сплава Д16а, с последующей сборкой и пуско-наладкой стенда экспериментальных исследований процессов появления и развития напряженно-деформированного состояния данной пластины. Цикличное воздействие широкополосной случайной вибрации имитирует рабочие эксплуатационные режимы, которые обусловливают утрату упругих свойств материала и его старение, сопровождаемое уменьшением угла наклона годографа, образованного трехмерным вектором виброускорений, по отношению к горизонтальной плоскости.
Методы. Для определения допустимых и предельных режимов вибронагружения пластины применялись методы математического моделирования. Исследование процессов старения материала пластины, сопровождаемое утратой упругих свойств, производится эквивалентно-циклическим методом, каждый цикл которого содержит две фазы: первая – фаза вибронагружения пластины, вторая – фаза визуального и рентгеноскопического лабораторного контроля, во время которой должны быть обнаружены (при появлении) внутренние дефекты структур пластины или зафиксировано их развитие. Обнаружение подобных дефектов свидетельствует о вероятном скором нарушении целостности пластины, имитирующей элемент обшивки летательного аппарата.
Результаты. Определены значения допустимой и предельной нагрузки на пластину, имитирующей элемент обшивки летательного аппарата. Осуществлены сборка и пуско-наладка стенда экспериментальных исследований процессов напряженного-деформированного состояния, а также подтверждена гипотеза о том, что годограф, образованный трехмерным вектором виброускорений, имеет начальный угол наклона по отношению к горизонтальной плоскости 45 . Вместе с тем ещё не достигнуто заметного эффекта старения, при котором указанный угол изменяется.
Заключение. Изменение угла наклона годографа, образованного трехмерным вектором виброускорений, позволяет судить о степени износа материала с возможностью дальнейшего прогнозирования остаточного ресурса материала. Исследования предлагается продолжить в части набора массива экспериментальных данных.

1. Гафаров Г. А., Седьмова А. Г. Возможности и проблемы импортозамещения авиационной техники в современных условиях // Научный аспект. 2024. Т. 53, № 6. С. 6893‒6901. EDN PPSDDB

2. Аспекты импортозамещения радиоэлектронных компонентов в авиационной отрасли / Л. Л. Гончар, И. Н. Абрамова, Е. Г. Спиридонов, О. В. Абрамов // Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2023. № 25. С. 63‒72. EDN XIAIEY

3. Фролова Е. К. Актуальные проблемы правового регулирования развития авиационной промышленности в условиях трансформации глобальных рынков // Вестник университета имени О. Е. Кутафина (МГЮА). 2023. № 8. С. 40‒50. EDN WPZQIU. https://doi.org/10.17803/2311-5998.2023.108.8.040-050

4. Куртаев С. Ж. Теория и практика контроля и диагностики систем воздушных судов гражданской авиации // Труды Международного симпозиума «Надежность и качество». 2016. Т. 2. С. 242‒244.

5. Сизонов И. И., Мухин И. Е., Барабушка А. С. Подходы к определению остаточного ресурса основных узлов вертолёта с учётом выполненных профилей полёта // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2023. Т. 1, № 3. С. 61‒73.

6. Гаврильев И. М., Корольков Д. И., Гравит М. В. Модифицированная методика расчета остаточного ресурса с использованием экспоненциального распределения // Вестник Евразийской науки. 2019. № 2. С. 89‒103.

7. Review of Railway Operation Tunnel Inspection System and Condition Assessment Method / G. Song, Ya. Huang, Zh. Wang [et al.] // Acta Polytechnica Hungarica. 2024. Vol. 21, N 1. P. 259‒279. EDN IPMXOI. https://doi.org/10.12700/aph.21.1.2024.1.16

8. An RDF-based Approach for Implementing Industry 4.0 Components with Administration Shells / I. Grangel-González, L. Halilaj, S. Auer, S. Lohmann, C. Lange, D. Collarana // 2016 IEEE 21st International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA). Berlin, Germany: IEEE, 2016. P. 89‒102. https://doi.org/10.1109/ETFA.2016.7733503

9. Giustozzi F., Saunier J., Zanni-Merk C. Context Modeling for Industry 4.0: an Ontology-Based Proposal // Procedia Computer Science. 2018. N 126. P. 675‒684.

10. Белый А. А., Герасиди В. В., Лисаченко В. В. Неразрушающий вибрационный контроль элементов судовых двигателей в эксплуатации // Эксплуатация морского транспорта. 2024. № 2 (111). С. 167‒174. EDN GQLEFQ. https://doi.org/10.34046/aumsuomtl11/28

11. Николаев Н. И., Мышинский Э. Л., Гриценко М. В. К вопросу оценки технического состояния судовых технических средств морских судов по параметрам вибрации // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. 2020. № 60-61. С. 84‒90. EDN XAJJMX

12. Чистоклетов А. А., Пугин К. Г. Использование вибродиагностики для определения технического состояния гидравлического оборудования // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. 2021. № 3. С. 54‒62. EDN TUVIHN. https://doi.org/10.15593/24111678/2021.03.07

13. Соколова А. Г., Балицкий Ф. Я. Виброконтроль и диагностика сложного машинного оборудования роторного типа с применнием нестандартного подхода // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2023. № 1. С. 62‒73. EDN HGIQWU. https://doi.org/10.52261/02346206_2023_1_62

14. Система определения технического состояния двигателя внутреннего сгорания на основе измерения и анализа вибрации / А. Г. Садриев, Д. М. Шамсутдинов, С. А. Вильцын [и др.] // International Journal of Advanced Studies. 2024. Т. 14, № 2. С. 32‒50. EDN FVPORY. https://doi.org/10.12731/2227-930X-2024-14-2-286

15. Сизонов И. И., Барабушка А. С., Мухин И. Е. Двухэтапная математическая модель оценки режимов вынужденных вибраций элемента обшивки летательного аппарата с применением оптоволоконных технологий // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2023. Т. 13, № 3. С. 52‒64.

16. Коптев Д. С., Мухин И. Е. Практические результаты расчетно-экспериментальных исследований по определению диапазонов изменения основных контролируемых параметров перспективных авиационных комплексов // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2023. Т. 1, № 3. С. 39‒60.

17. Бобров В. Т., Бобренко В. М., Гульшин А. В. Акустический экспресс-способ измерения упругих констант металла высоконагруженных конструкций, работающих в экстремальных условиях. Часть 1. Проблемы эксплуатации авиационных и космических систем // Контроль. Диагностика. 2020. № 6. С. 46‒63.

18. Можаровский В. В., Киргинцева С. В. Расчет напряженно-деформированного состояния зубьев зубчатых колес из композиционных и функционально-градиентных материалов // Проблемы физики, математики и техники. 2023. № 1(54). С. 31‒37. EDN GTXFSB. https://doi.org/10.54341/20778708_2023_1_54_31

19. Исследование воздействия концентратора механических напряжений на процессы возникновения и развития трещин в конструкционных элементах авиационной техники / И. И. Сизонов, Е. Л. Лебедев, А. Н. Попов, И. Е. Мухин // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2024. Т. 14, № 1. С. 36‒49.