Preview

Научный вестник МГТУ ГА

Расширенный поиск

Сравнение характеристик сопротивления усталости алюминиевых сплавов и слоистых углепластиков

https://doi.org/10.26467/2079-0619-2021-24-3-71-80

Полный текст:

Аннотация

Известно, что многие исследователи механических свойств слоистых композитов утверждают, что по сравнению с традиционными конструкционными металлами и сплавами композиты имеют серьезные преимущества, связанные в основном с высокими удельными характеристиками статической и усталостной прочности. Следует отметить, что обоснованное представление о преимуществах характеристик прочности композитов имеет особое значение для элементов авиаконструкций, для которых крайне важным вопросом является обеспечение безопасности эксплуатации. К сожалению, по крайней мере в вопросе о характеристиках сопротивления усталости, такое обоснованное представление до сих пор не сформировано, что оставляет без ответа целый ряд вопросов, касающихся применения слоистых композитов в авиаконструкциях. Представлена методика и пример сравнения усталостной долговечности образцов со свободным отверстием из современного алюминиевого авиационного сплава 1163Т7 и из ламината углепластика AS4-PW. Отмечено значительное преимущество усталостной долговечности углепластика по сравнению с алюминиевым сплавом при комнатной температуре. Выделен ряд факторов, по результатам учета которых отмеченное преимущество может быть в значительной степени нивелировано. К таким факторам отнесены прежде всего следующие: влияние температуры и влажности и снижение характеристик сопротивления усталости слоистых композитов после ударных повреждений. Представлены результаты сравнения характеристик сопротивления усталости рассматриваемых образцов с учетом влияния перечисленных факторов. Отмечено, что проведенное сравнение выполнено с использованием экспериментальных данных для рассматриваемых образцов при циклическом нагружении с постоянными амплитудами, при нерегулярном нагружении результаты сравнения могут быть несколько иными. Тем не менее очевидно, что подобное сравнение вызывает определенный интерес и необходимо при формировании окончательных выводов о преимуществах (или их отсутствии) характеристик сопротивления усталости углепластиков над алюминиевыми сплавами.

Об авторе

В. Е. Стрижиус
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Россия

Стрижиус Виталий Ефимович, доктор технических наук, профессор кафедры проектирования и сертификации авиационной техники

г. Москва



Список литературы

1. Tomblin J., Seneviratne W. Determining the fatigue life of composite aircraft structures using life and load-enhancement factors // Report DOT/FAA/AR-10/6, June 2011. 155 p.

2. Mandell J.F. Fatigue behaviour of fibre-resin composites. In Developments in Reinforced Plastics 2 / Ed. by G. Pritchard. London: Applied Science Publishers, 1982. Pp. 67–107.

3. Burhan I., Kim H.S. S-N curve models for composite materials characterisation: an evaluative review // Journal of Composites Science. 2018. Vol. 2, iss. 3. DOI: 10.3390/JCS2030038

4. Стрижиус В.Е. Оценка усталостной долговечности слоистых композитов с использованием нормализованных кривых усталости // Материаловедение. Энергетика. 2020. Т. 26, № 3. С. 20–32. DOI: 10.18721/JEST.26302

5. Kawai M., Itoh N. A failure-mode based anisomorphic constant life diagram for a unidirectional carbon/epoxy laminate under off-axis fatigue loading at room temperature // Journal of Composite Materials. 2014. Vol. 48, iss. 5. Pp. 571–592. DOI: 10.1177/0021998313476324

6. Kawai M., Yano K. Anisomorphic constant fatigue life diagrams of constant probability of failure and prediction of P-S-N curves for unidirectional carbon/epoxy laminates // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2016. Vol. 83, part 2. Pp. 323–334. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2015.11.005

7. Kawai M., Yano K. Probabilistic anisomorphic constant fatigue life diagram approach for prediction of P-S-N curves for woven carbon/epoxy laminates at any stress ratio // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2016. Vol. 80. Pp. 244–258. DOI: 10.1016/j.compositesa.2015.10.021

8. Broer A. Fatigue life prediction of carbon fibre-reinforced epoxy laminates using a single S-N curve: Master of Science thesis. Delft University of Technology, 2018. 111 p.

9. Buimovich Y., Elmalich D. Examination of the KAWAI CLD method for fatigue life prediction of composites // Proceedings of the 30th Symposium of the International Committee on Aeronautical Fatigue. Krakow, Poland, 2–7 June 2019. Pp. 399–409.

10. Strizhius V. Fatigue life prediction of CFRP laminate under quasi-random loading // Proceedings of the 30th Symposium of the International Committee on Aeronautical Fatigue. Krakow, Poland, 2–7 June 2019. Pp. 423–431.


Для цитирования:


Стрижиус В.Е. Сравнение характеристик сопротивления усталости алюминиевых сплавов и слоистых углепластиков. Научный вестник МГТУ ГА. 2021;24(3):71-80. https://doi.org/10.26467/2079-0619-2021-24-3-71-80

For citation:


Strizhius V.E. Comparison of fatigue resistance characteristics of aluminum alloys and carbon laminates. Civil Aviation High Technologies. 2021;24(3):71-80. (In Russ.) https://doi.org/10.26467/2079-0619-2021-24-3-71-80

Просмотров: 165


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2079-0619 (Print)
ISSN 2542-0119 (Online)