CC BY
0УДК 678.072: 691-419.8
АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРЕХСЛОЙНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ПРОСТРАНСТВЕННЫМ ЗАПОЛНИТЕЛЕМ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С РЕАКТОПЛАСТИЧНОЙ МАТРИЦЕЙ
А. С. Нилов, О. О. Галинская, В. И. Краснов
Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, Санкт-Петербург, Россия
Аннотация. Проанализирован практический опыт создания трехслойных конструкций из композиционных материалов с различного рода пространственными заполнителями. Рассмотрены основные технологические методы получения таких конструкций из композиционных материалов, проанализированы их основные особенности, достоинства и недостатки, показаны пути совершенствования методов получения такого рода изделий из композиционных материалов в рамках этих технологий. Отмечается, что данные технологии могут быть использованы для получения разных машиностроительных изделий из волокнисто-армированных композиционных материалов с высокой массовой эффективностью, работающих в условиях высоких механических и тепловых нагрузок.
Ключевые слова: трехслойные конструкции, пространственный заполнитель, композиционные материалы, армирующие волокна, полимерные матрицы, технологии формования композиционных материалов
Для цитирования: Нилов А. С., Галинская О. О., Краснов В. И. Анализ технологических особенностей изготовления трехслойных конструкций с пространственным заполнителем из композиционных материалов с реактопластичной матрицей // Аэрокосмическая техника и технологии. 2024. Т. 2, № 2. С. 24-51. РО! 10.52467/2949-401Х-2024-2-2-24-51. EDN BQPGTE
ANALYSIS OF TECHNOLOGICAL FEATURES MANUFACTURE OF THREE-LAYER STRUCTURES WITH SPACE FILLER MADE FROM COMPOSITE MATERIALS WITH REACTOPLASTIC MATRIX
A. S. Nilov, O. O. Galinskaya, V. I. Krasnov
Baltic State Technical University "VOENMEH", Saint Petersburg, Russia
Abstract. The article analyzes practical experience in creating three-layer structures from composite materials with various types of space fillers. The main technological methods for producing such structures from composite materials are considered, their main features, advantages and drawbacks are analyzed, and ways to improve methods for producing this kind of products from composite materials within the framework
© Нилов А. С., Галинская О. О., Краснов В. И., 2024
of these technologies are shown. It is noted that these technologies can be used to produce various kinds of engineering products with high mass efficiency from fiber-reinforced composite materials operating under conditions of high mechanical and thermal loads.
Keywords: three-layer structures, space filler, composite materials, reinforcing fibers, polymer matrices, composite material molding technologies
For citation: Nilov A. S., Galinskaya O. O., Krasnov V. I. Analysis of technological features manufacture of three-layer struc-tures with space filler made from composite materials with reactoplastic matrix. Aerospace Engineering and Technology. 2024. Vol. 2, no. 2, pp. 24-51. DOI 10.52467/2949-401X-2024-2-2-24-51. EDN BQPGTE (In Russian)
реди трехслойных конструкций в изделиях авиационной и ракетно-кос-
мической техники на текущий момент наибольшее распространение по-
лучили сотовые конструкции [1, 2]. Применение сотовых конструкций обусловлено их существенными преимуществами перед однослойными. Для них характерны большие удельная прочность и высокая жесткость, устойчивость при продольном сжатии, высокая усталостная прочность (особенно в зонах с повышенными акустическими нагрузками), невысокая трудоемкость при проектировании сборочных узлов за счет уменьшения числа стыков и опорных элементов в конструкции, повышенные тепло- и звукоизоляционные
Тем не менее все большее внимание в исследовательских работах и практическом применении находят трех- и многослойные конструкции на базе композиционных материалов (КМ) с заполнителями различного типа пространственных структур [3, 4]. Замена традиционных сотовых или пенопластовых сэндвич-панелей на конструкции с трехмерными решетками, образованными из композитных стоек - это идея, которая находится на стадии разработки. Данные конструкции сверхлегких сэндвич-панелей, где используются трехмерные решетчатые конструкции в качестве сердцевины, рассматриваются как одни из наиболее перспективных в изделиях авиационной и ракетно-космической техники, особенно изготовленные из КМ.
В отличие от двумерных композитных решеток, элементы которых в основном деформируются при сдвиге и изгибе при нагрузке вне плоскости, трехмерные решетчатые сердечники работают на растяжение и сжатие, поскольку внутренние элементы воспринимают в основном (но не исключительно) осевые нагрузки. Для трехмерных решетчатых сердечников прочность и жесткость подчиняются примерно линейному закону масштабирования с относительной плотностью, тогда как, например, стохастические пенопласты имеют тенденцию подчиняться квадратичному закону масштабирования [5, 6]. Такого рода решетчатые структуры могут достигать жесткости и прочности, более чем на порядок превышающие жесткость и прочность пенопластовых структур с той
Введение
свойства.
же относительной плотностью. При этом решетчатые структуры более устойчивы к дефектам, чем пенопласты.
Хотя удельная жесткость данных заполнителей по сравнению с сотовыми заполнителями, как правило, меньше, но благодаря открытому пространству между их стержнями они могут быть многофункциональными [4]:
• ферменные заполнители одновременно могут быть использованы в качестве теплообменника;
• отсутствие замкнутых полостей увеличивает сопротивление коррозии;
• ферменные заполнители более предпочтительны для формирования структур со сложной геометрией по сравнению с сотовыми или заполнителями в виде гофр;
• ферменные заполнители могут использоваться для поглощения энергии удара, регулирования температуры, электромагнитного экранирования, фильтрации жидкости и в качестве носителя катализатора;
• позволяют выполнять криволинейную форму панелей двойной кривизны, а также осуществить проточное воздушное охлаждение наружной нагреваемой обшивки силовой трехслойной панели путем продувки внутреннего пространства панели.
Структура заполнителя должна отвечать следующим требованиям: поддерживать расстояние между лицевыми поверхностями; исключить скольжение лицевых поверхностей относительно друг друга; сохранять форму лицевых поверхностей в процессе нагружения трехслойной конструкции.
Основным конструктивным признаком этих заполнителей является то, что они представляют собой многократно повторяющиеся комбинации из стержневых элементов, представляющих собой повторяющиеся пирамидальные, октаэдральные и тетраэдальные элементарные ячейки (рис. 1).
Рис. 1. Трехслойная конструкция с ферменным заполнителем в виде пирамидальных (а)
и тетраэдальных (б) ячеек [4]
Особенность применения ферменного пространственного заполнителя заключается в том, что из него могут быть созданы элементы изделий с заранее заданными свойствами, наиболее полно отвечающими характеру и условиям работы деталей конструкции.
Целью данной работы является анализ практического опыта изготовления трехслойных конструкций из КМ с различными пространственными заполнителями.
Для трехмерных пространственных заполнителей из КМ разработаны различные технологические методы изготовления. Многие из методов унаследованы или адаптированы из технологий изготовления металлических решеток. Тем не менее применительно к трехмерным заполнителям из КМ широко применяются характерные для них технологические методы формования, такие как горячее прессование, плетение, вакуумная инфузия связующего, автоклавное отверждение, пултрузия и др. Одной из главных задач создания такого рода трехмерных конструкций является процесс совмещения пространственного заполнителя с обшивками. Можно выделить два основных принципа производства трехмерных конструкций с заполнителем пространственных форм - одностадийный и двухстадийный [7].
В первом случае пространственный заполнитель создается и консолидируется с лицевыми листами сэндвич-панели путем совместного отверждения и склеивания. Этот метод может обеспечить более прочное соединение между сердцевиной и панелями обшивки с помощью таких методов, как сшивание, переплетение и т. п.
Для двухстадийного производства пространственный заполнитель изготавливается отдельно, затем соединяется с лицевыми листами клеевым или другим способом. В этом случае консолидацию единичных ячеек (стоек), составляющих пространственную сердцевину, можно легче контролировать (за счет лучшего доступа), однако свойства в узловых соединениях между сердечником и лицевыми листами ограничиваются свойствами клея.
Это внутреннее различие между двумя философиями производства определяет компромисс между производственными качествами как заполнителя, так и конструкции на его основе. Технологическая задача промышленного внедрения композитных решетчатых сердечников заключается в поиске баланса между этими двумя производственными качествами: склеиванием конструкций и консолидацией ячеек (стоек) и возможностью достижения высокой производительности производства.
Во всех этих технологиях отсутствие доступа к ядру заполнителя во время склеивания требует специальных методов для обеспечения правильного расположения, выравнивания и консолидации внутренних ячеек (стоек, элементов) заполнителя.
Одностадийные методы получения трехмерных конструкций
Для одностадийного метода получения трехмерных конструкций с пространственным заполнителем можно выделить четыре основные технологические группы в зависимости от того, как создаются внутренние элементы: переплетенные/сшитые решетчатые сердечники; стержневые элементы из прокатного
препрега; сердечники из гофрированной решетки совместного отверждения с обшивками; плетеные сетчатые элементы с формами из пенопласта.
Переплетенные/сшитые решетчатые сердечники
Согласно первому подходу трехслойная конструкция с пространственно ориентированным заполнителем может быть получена разными способами прошивки лицевых обшивок с их последующим дорастягиванием для вытяжки (выравнивания) волокон заполнителя.
Так, например, в работах [8, 9] трехслойная конструкция с решетчатым заполнителем из предварительно пропитанного углеродного волокна получалась путем прошивки им через предварительно приготовленные отверстия обшивок из КМ таким образом, что при окончательном растяжении лицевых пластин (рис. 2, а) волокна заполнителя образуют диагональные элементы, расположенные под углом 45° в октаэдрической кубической элементарной ячейке, которые вместе образуют ядро трехмерной решетки (рис. 2, б). После растяжения зафиксированная конструкция отверждается. Как отмечают авторы, несовершенства конструктивных элементов решеток, такие как волнистость стоек, их некруглое сечение и неточность ориентации ребер, сильно влияют на их характеристики. Но, несмотря на наличие недостатков, решетчатые заполнители на основе углеродных волокон были намного жестче и прочнее, чем пенопласты и соты.
Рис. 2. Трехслойная конструкция из КМ с решетчатым тканым заполнителем: а - схема получения трехслойной конструкции: б - трехслойная пластина с тканым заполнителем [9]
В работе [10] аналогичная схема изготовления трехслойной конструкции из КМ на базе углеродных препрегов немного изменена. Так, согласно данной технологии, обшивки половинной толщины были прикреплены к стальным пластинам с перфорированными отверстиями, через которые осуществлялась их прошивка пропитанным углеволокном для получения октаэдрической формы заполнителя. После съема полуфабриката с металлической оснастки выкладывались вторые половины обшивок, и вся конструкция отверждалась в вакуумном мешке.
Прошивка обшивок сухим или пропитанным волокном по заданной программе с получением заполнителя требуемой конфигурации может быть осуществлена по ткацкой технологии TWOS (Truss WOven Sandwich) [11, 12].
В работе [11] технология TWOS была реализована для прошивки непропи-танным стекловолокном предварительно отформованных и отвержденных обшивок из стеклопластика, в которых приготовлено заданное количество отверстий (рис. 3). После проведения ткацкой операции конструкция окончательно растягивается, волокна заполнителя пропитываются связующим и отвержда-ются.
Прошнвка в направлении
Прошивка в направлении
Прошивка в направлении
®
в
г
д
е
Рис. 3. Получение трехслойной конструкции по технологии TWOS: а - получение трехслойной конструкции с решетчатым заполнителем; б - направления прошивки; в-е - получение волокнистого заполнителя заданного направления [11]
Технология изготовления трехслойной конструкции с пространственным заполнителем, представленная в [12], аналогична работе [10], только с той разницей, что прошивка осуществляется по ткацкой технологии TWOS.
По другому подходу предполагается получение пространственного заполнителя с обшивками из КМ путем использования удаляемого промежуточного слоя (воск, соль, РЕТ) [13, 14]. Согласно данному подходу, на предварительно полученный блок удаляемого материала заданной толщины укладываются лицевые обшивки из тканого или ленточного материала, и на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) просверливаются отверстия заданного размера и направлений. Осуществляется прошивка отверстий сухим волокном с последующей пропиткой связующим методом инфузии и отверждением. После отверждения направляющие формы из воска выплавляют, а солевые - растворяют проточной водой. На рис. 4 и 5 приведены схема трехслойной конструкции и оснастки на стадии пропитки и возможные варианты получения решетчатого заполнителя (объемноцентрированная кубическая (BCC), гранецентриро-ванная кубическая (FCC) и др.).
Рис. 4. Процесс инфузии связующего при формовании трехслойных конструкций
с решетчатыми заполнителями [13]
Рис. 5. Варианты структур пространственных ячеек заполнителя: а - ВСС; б - BCCz; б - FCC; г - F2BCC [13]
Стержневые элементы из прокатного препрега
В рамках второго подхода при формовании трехслойных конструкций из КМ с вертикальным или пирамидальным расположением стержневых элементов (рис. 6) пространственный заполнитель формируется из стержней, получаемых методом сворачивания однонаправленных препрегов, главным образом, углеродных лент (рис. 7) [15-18].
Рис. 6. Трехслойная конструкция из КМ с пирамидальной формой заполнителя [15]
Рис. 7. Технология получения стержневого элемента из препрега: а - заготовка препрега; б - свертывание стержневого элемента [15]
В общем виде такая технология получения трехслойной конструкции из КМ с пространственным заполнителем включает в себя следующие этапы:
1. Получение стержневых элементов методом свертывания ленточного препрега.
2. Сборка приспособления, состоящего из металлического закладного элемента трапециевидной формы и силиконовых вкладышей с системой канавок полукруглой формы. При этом сборка закладных элементов и вкладышей с чередованием их размещения в плоскости в прямом и перевернутом положении позволяет получать каналы круглого сечения, имеющие заданное пространственное положение, куда устанавливаются стержневые элементы. По длине стержневые элементы примерно на 1-2 см выше верхней и нижней плоскостей приспособления (рис. 8).
Формующий блок Единичный Металлический
формующий элемент закладной элемент
Рис. 8. Схема приспособления для сборки трехслойных конструкций из КМ с пространственным стержневым заполнителем [ 16]
3. Установка по верхней и нижней плоскостям приспособления слоев препре-га для формирования внешних обшивок. Прочность возможного соединения со
стержневыми элементами встык очень мала, поэтому для организации прочного соединения стержневых элементов с обшивками применяется метод разрезания выступающей части стержневых элементов на секторные участки, укладывающиеся между слоями внешних обшивок. Здесь возможно несколько вариантов такого конструктивного исполнения. Во-первых, разрезка на две части верхнего слоя препрега у свернутого стержня и выкладка этих частей в подготовленные выемки на одном из слоев обшивки. Далее устанавливается следующий слой обшивки и очередные разрезанные половинки следующего слоя препрега устанавливаются в нем, и так до полного истончения стержня (рис. 9). Во-вторых, после укладки каждого или половинных слоев обшивок в подготовленные отверстия вводятся стержневые элементы, верхний слои краев или полностью вся толщина которых полностью развальцовывается. После этого устанавливаются вторые половины обшивок (рис. 10).
Рис. 9. Схема закрепления стержневых элементов в слоях обшивки [17]
я ц> »■! «I Mi 6 ■» st * <Й А * л и * * it 5» ff fc № * * § ф fc Ц
'I цс ц f§ Ii щШ
Ч '■/Ч 'А . 'А "О
» ■ ^ i р .! ( й fi . Ik " t ) ; й ft 1 te я |t Iii
IJ ir, Srfu V'j a Ф1
.& Ш $3 s..' || K|
I* л
LMili = - ь, u t llttMJf aft Я _ в
а
б
Рис. 10. Схема закрепления стержневых элементов (а) [16] с многосекторной развальцовкой по краям в слоях обшивки (б) [18]
4. Проводится отверждение конструкции с приспособлением в автоклаве или горячим прессованием. Здесь следует отметить, что применение силиконовых вкладышей при отверждении нагревом способствует уплотнению стержней вследствие теплового расширения силикона.
5. Демонтаж приспособления начинается с удаления металлических закладных элементов и силиконовых вкладышей (рис. 11).
/ \ / ./ / ' I
Рис. 11. Схема демонтажа приспособления после отверждения конструкции [ 16]
В рамках данной технологии возможно применение стержней комбинированной структуры, например, с сердцевиной из легкого дерева (бальза и т. п.), силикона и др. [19, 20]. Так, применение древесной сердцевины, как считают исследователи, способствует повышению устойчивости стержневых элементов, а силикона - повышению демпфирующих характеристик изделия.
Сердечники из гофрированной решетки совместного отверждения с обшивками
Использование гофрированных полуфабрикатов для решетчатых заполнителей - распространенный вариант при создании многокомпонентных панелей (рис. 12). При этом геометрия может меняться по высоте и ширине панели. В некоторых случаях такие градиентные по форме сэндвич-панели обеспечивают повышенную эффективность за счет лучшего соответствия геометрии распределению напряжений в зависимости от нагрузки.
Рис. 12. Конструкция трехслойной панели из КМ с гофрированным решетчатым заполнителем [21]
Одним из вариантов изготовления такого рода панелей является технология получения плоских полуфабрикатов с вырезаемыми полостями на станке с программным управлением (рис. 13). Далее изделию придается заданная форма с помощью специального приспособления (рис. 14, а).
На нижнюю плиту приспособления укладываются листы ткани (ленты) пре-прега заданной геометрии и необходимого количества. Далее выкладывается плоский раскрой препрега и поджимается стальными стержнями, скользящими вниз по продольному пазу, придавая заполнителю гофрированную форму (рис. 14, б). Выкладывается верхний пакет слоев обшивки (рис. 14, в), прижимается верхней плитой (рис. 14, г) и после этого конструкция изделия с приспособлением отверждается в автоклаве.
Рис. 13. Схема раскроя препрегового полуфабриката [21]
Рис. 14. Схема технологического процесса получения трехслойных панелей из КМ с гофрированным решетчатым заполнителем [21]
ПРОЕКТИРОВАНИЕ, КОНСТРУКЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ Плетеные сетчатые элементы с формами из пенопласта
Применение пенопласта в комбинации с пространственным заполнителем может придавать дополнительные положительные свойства трехслойным панелям из КМ на их основе. Пенопласт дополнительно обеспечивает поддержку и заданную форму поперечного сечения ферм; параллельность и равноудален-ность обшивок; повышает прочность заполнителя при ударных сжимающих и сдвиговых нагрузках; увеличивает площадь клеевого соединения с гранями.
Одна из возможных технологий получения комбинированного заполнителя предполагает на первом этапе получения плоского сетчатого полуфабриката, полученного методом плетения по технологии 3BRAID [22]. На начальном этапе края полуфабриката прихватываются нитью Kevlar к нижней обшивке, устанавливается первый пенопластовый вкладыш с канавками, куда выкладывается сетчатый полуфабрикат (рис. 15, а). Последующие установки пенопластовых вкладышей с размещением в них сетчатого полуфабриката аналогичны установке металлических вкладышей в рассмотренной ранее технологии с размещением в них стержневых элементов (рис. 15, б, в). Каждый контакт гофрированного сетчатого заполнителя с обшивками усиливается прихваткой нитью Kevlar (рис. 15, г).
заполнителя вкладыш
к обцлшке
Рис. 15. Схема технологического процесса получения трехслойной конструкции с комбинированным заполнителем [22]
Вся конструкция, показанная на рис. 16, помещается в вакуумный мешок и пропитывается эпоксидной смолой методом инфузии.
ЭпоксиЛноя смаял
вкладыш
Рис. 16. Схема установки для пропитки и отверждения конструкции с комбинированным заполнителем [22]
Данная технология может быть реализована и для единичных плетеных жгутов, которые укладываются в канавки пенопластовых вкладышей [23]. Основным дополнением здесь будет, помимо прихватки жгутов к лицевым обшивкам, еще и их взаимная сшивка в точках их контакта.
Двухстадийные методы получения трехмерных конструкций
Для двухстадийных методов получения трехслойных конструкций характерно отдельное формование пространственного заполнителя, затем его сборка с лицевыми обшивками. При этом часто присутствуют промежуточные этапы, такие как отрезка, вырезка или сборка различных предварительно отвержден-ных компонентов. При таком подходе качество изготовления элементов решетки лучше контролируется, но при этом возрастает сложность процедур сборки. При этом некоторые из пространственных заполнителей могут представлять собой как самостоятельные структурные элементы, так и сборные, состоящие из многих единичных элементов.
Варианты получения самостоятельных единичных пространственных заполнителей обычно решаются двумя способами: путем непосредственной выкладки композитных полос из ленточного (жгутового, тканевого) полуфабриката на (в) оснастку для получения слоистого заполнителя пирамидальной формы или путем формования гофрированных слоев из композитного полуфабриката с вырезкой в них полостей для придания им заданной геометрии либо на этапе до их формоизменения, либо после этапа формоизменения и отверждения связующего.
На рис. 17 представлена схема способа изготовления композитных заполнителей в виде пирамидальной решетки [24-26]. Форма состоит из четырех различных частей: верхней и нижней рамы, собираемых из металлических профилированных полос, силиконовых блоков и базового основания. Силиконовые блоки уложены в пространство между основанием и ячейками нижней рамы. Для изго-
товления пирамидального заполнителя используется однонаправленный препрег углеродной ленты, который разрезается на полоски, укладываемые в зазоры между силиконовыми блоками во взаимно перпендикулярных направлениях, а затем уплотняются верхней рамой. После отверждения материала заполнителя полученный пирамидальный блок склеивается с лицевыми обшивками. На рис. 18 приведен внешний вид заполнителя и трехслойной конструкции.
Рис. 17. Схема приспособления для формования пирамидального заполнителя [24]
Рис. 18. Внешний вид пирамидального сетчатого заполнителя (а); единичный структурный элемент (б); внешний вид трехслойной конструкции с пирамидальным заполнителем (в) [24]
По данной технологии с небольшим изменением геометрии верхних и нижней рам приспособления и использования треугольной призматической формы силиконовых блоков можно получить пирамидальный заполнитель с рядом параллельно распределенных поперечин для увеличения площади склеивания с внешними обшивками (рис. 19) [27].
полосы рамы
а б в
Рис. 19. Внешний вид нижней рамы приспособления (а); пирамидальный сетчатый заполнитель (б); единичный структурный элемент (в) [27]
Согласно технологии получения гофрированного заполнителя с профилированными ребрами, имеется две ее разновидности. В рамках первой сначала из однонаправленного препрега формуется гофрированный полуфабрикат, а далее на станке с ЧПУ с помощью лазерной головки проводится вырезка в нем полостей заданной конфигурации (рис. 20) [28].
По второй технологии, сначала на станке с ЧПУ раскраивается лист препрега (рис. 21, а), далее он прессуется (рис. 21, б) для получения конечного вида заполнителя (рис. 21, в) [29].
Рис. 20. Схемы получения гофрированного заполнителя с пирамидальными (а)
и прямоугольными (б) стойками [28]
Рис. 21. Схема технологического процесса получения гофрированного заполнителя [29]
Особенностью данных технологий является создание пакета слоев заполнителя из однонаправленных препрегов, в которых в итоге волокна были бы ориентированы параллельно вертикальному резу полостей. Так, например, для варианта на рис. 20, б структура пакета слоя заполнителя была (00/900)з, вариантов на рис. 20, а и рис. 21 - (35°/-35°)з и (60°/-60°)2 соответственно.
Благодаря резке полуфабрикатов из КМ на станках с ЧПУ до (см. рис. 13) и после отверждения, эти технологии являются универсальными с точки зрения получения заполнителей разнообразной пространственной геометрии.
Технологии получения заполнителей из многокомпонентных единичных элементов с различными вариантами их взаимного соединения дают возможность создания более сложных и эффективных их конструктивных схем. Одним из вариантов такого рода технологий является сборка пространственных конструкций заполнителя из стержней из КМ, полученных методом пултрузии. Здесь возможно несколько вариантов исполнения: создание трехмерных конструкций октетного вида, собираемых из прямых пултрузионных стержней; создание трехмерных конструкций, получаемых методом плетения пултрузион-ных стержней; создание трехмерных конструкций комбинированным методом, когда горизонтальные плоские сетки из непропитанного волокна получают методом плетения, а далее между ними вертикально под заданным углом устанавливаются пултрузионные стержни.
Как показывают исследования [30], первые два варианта не обеспечивают хороших показателей при сжимающих нагрузках, так как в первом случае склейки стержней в зонах их взаимного контакта не обеспечивают прочной связи (рис. 22, а), а во втором случае вертикальные стержни, воспринимающие основную сжимающую нагрузку, вследствие изгиба, возникающего при плетении, имеют существенно более низкую прочность (рис. 22, б). Третий вариант получения трехмерного заполнителя с использованием пултрузионных стержней лишен указанных недостатков (рис. 22, в). Тем не менее и у этого варианта есть существенный недостаток. Как отмечается в работе [6], разрушение такого рода образцов при сжатии может происходить за счет протыкания прочными стержнями лицевых обшивок. Этот вид отказа можно подавить только за счет увеличения толщины лицевых обшивок, что существенно снижает массовую эффективность таких трехслойных конструкций.
а б в
Рис. 22. Схемы конструкций, собираемых из пултрузионных стержней: а - октетного вида; б - плетением; в - комбинированным методом с применением плетеных сеток из непропитанного волокна [30]
В рамках данной технологии на единичном рамочном приспособлении ткутся сетки заданной геометрии из непрерывного (например, углеродного) волокна (рис. 23, а). Далее эти рамы с сетками собираются в единый блок с нижними и верхними панелями, например, из поликарбоната, в которых просверлены направляющие отверстия для установки в вертикальных направлениях пултрузионных стержней (рис. 23, б). После этого вся конструкция погружается в емкость со связующим для пропитки волокон и образования клеевых контактов в зонах соединения тканых сеток и стержней (рис. 23, в).
Рис. 23. Схема технологического процесса получения трехслойных заполнителей на базе пултрузионных стержней комбинированным методом [30]
Еще одним вариантом создания трехслойных панелей может быть технология с использованием пултрузионных как сплошных стержней, так и полых трубок из КМ в качестве стоек и предварительно просверленных ламинатов в качестве направляющих пластин для вставки стержневых элементов (рис. 24, а) [31]. Отдельные элементы решетчатого сердечника приклеиваются заподлицо к двумерно ориентированным профилированным ламинатам (рис. 24, б, в), и далее собранные заполнители склеиваются с лицевыми панелями обшивок.
а
б
в
Рис. 24. Схема получения заполнителя на основе пултрузионных трубок и профилированного ламината: а - профилированный ламинат с отверстиями под стержневые элементы; б - единичный элемент заполнителя; в - вид заполнителя в сборе [31]
Пространственный заполнитель пирамидального типа может быть получен из единичных профилированных полос, вырезаемых из тканевого или ленточного листового КМ различными способами, например, гидрорезанием, и далее соединяемых между собой клеемеханическим способом [6]. Ключевой особенностью этого метода является то, что решетчатый заполнитель собирается путем механического соединения зигзагообразных полос, вырезанных из плоских ла-минатов, путем их взаимного защелкивания по предварительно полученным пазам, например, фрезерованием. Затем решетчатый заполнитель приклеивается к лицевым листам обшивок (рис. 25).
Рис. 25. Схема получения трехслойной конструкции с заполнителем пирамидального вида, получаемого клеемеханическим соединением зигзагообразных полос из КМ [6]
Такой подход получения трехслойных конструкций обеспечивает большую площадь склеивания заполнителя с обшивками из КМ, и, соответственно, повышение сдвиговой прочности.
Склейка обшивок с пнрямвдачьным заполнителем
Главным недостатком же является только половинное участие объема армирующих волокон в ленточном заполнителе в компенсации сжимающих нагрузок. Эта проблема может быть решена путем разрезки (рис. 26, г) предварительно приготовленных методом горячего прессования (рис. 26, а) зигзагообразных листовых полуфабрикатов из однонаправленного КМ (рис. 26, б) и с последующим фрезерованием в них пазов (рис. 26, в), сборки пирамидального полуфабриката (рис. 26, д) и склеивания его с обшивками из КМ (рис. 26, е) [32].
Рис. 26. Схема технологического процесса получения трехслойной панели с пирамидальным заполнителем, полученным разрезкой предварительно отформованного полуфабриката из КМ [32]
В качестве развития данной технологии может применяться как комбинированное соединение, где присутствуют единичные зигзагообразные полосы из КМ и металла (алюминиевого сплава), так и чисто металлические [33].
Такого рода зигзагообразные полосы с последующим их механическим защелкиванием могут быть получены и из сэндвич-материала (наружные облицовки из КМ, а сердцевина - пенопласт) [34]. Конструктивно обшивки сэндвич-материала заполнителя могут быть боковыми или лицевыми. Исходя из этого могут быть реализованы различные технологические методы их формования.
Для случая лицевого размещения обшивок из КМ применяется метод [6], в рамках которого сначала формуют трехслойную плиту из КМ с заполнителем из пенопласта, затем ее режут на зигзагообразные элементы (рис. 27, а). Выемки под механическое крепление получают фрезерованием, после чего происходит клеемеханическая сборка заполнителя (рис. 27, б). Структура обшивок формируется путем выкладки слоев однонаправленного препрега из углепластика заданного направления.
Для варианта бокового размещения обшивок из КМ гофрированная трехслойная панель с пенопластовым заполнителем и обшивками из препрега из однона-
правленного углепластика структурой О0 гофрируется в пресс-форме (рис. 28, в). Далее разрезается на зигзагообразные элементы заданной ширины (рис. 28, г) с последующей клеемеханической сборкой заполнителя панели (рис. 28, д).
Зигзагообразный элемент из сэндвич -панели
Рис. 27. Схема получения пирамидального заполнителя из сэндвич-материала с лицевыми (а, б) и боковыми обшивками из КМ (в-д) [34]
Применение зигзагообразных механически соединяемых полуфабрикатов может быть применено при получении кольцевых пространственных заполнителей. В данном случае применяется два типа зигзагообразных полуфабрикатов из КМ - кольцевые и осевые, которые гидроабразивной или лазерной резкой вырезаются из листового тканевого или ленточного слоистого КМ. Далее осуществляется их механическая сборка и склеивание собранного заполнителя с внутренней и наружной оболочками из КМ изделия (рис. 28).
Пространственный заполнитель может быть также получен из переплетенных полосок из тканевого или ленточного полуфабриката из КМ. На первом этапе методом горячего прессования формовался гофрированный слоистый полуфабрикат (рис. 29, а), далее он разрезался на полоски заданной ширины (рис. 29, б), которые укладывались на нижнюю обшивку с нанесенным на внутреннюю сторону клеевым слоем (рис. 29, в). Полученная конструкция покрывалась верхней обшивкой их композитного ламината с внутренним клеевым слоем и отверждалась под давлением (рис. 29, г) [36].
Рис. 28. Схема технологического процесса получения изделия с кольцевым пространственным заполнителем [35]
Рис. 29. Схема технологического процесса получения трехслойной панели с плетеным ленточным заполнителем [36]
Аналогичная технология может быть применена для получения трехслойных оболочечных конструкций [37]. Главным отличием здесь являются пресс-формы для формования гофрированного криволинейного полуфабриката (рис. 30, а). Вырезанные ленточные криволинейные полуфабрикаты из тканевого или ленточного КМ укладываются на предварительно намотанную нижнюю оболочку по ортогональной схеме (рис. 30, б), далее проводится намотка верхней оболочки с последующим отверждением всей конструкции (рис. 30, в).
а б в
Рис. 30. Оболочечные конструкции с ленточным плетеным заполнителем из КМ: а - пресс-форма; б - выложенный плетеный заполнитель; в - готовая трехслойная оболочка [37]
Еще одна технология получения трехслойных оболочечных конструкций с трапециевидным заполнителем приведена в [38]. Для этого разработано приспособление, позволяющее в одном цикле формовать заполнитель и внешнюю композитную оболочку. Конструкция приспособления состоит из цилиндрической оболочки, к которой крепятся формующие ребра I типа. Далее наносится антиадгезионное покрытие и выкладывается плоская тканевая (стеклопластико-вый препрег) перфорированная заготовка, полученная аналогично работе [21] (рис. 31, а). Гофрирование заполнителя осуществляется ребрами II типа (рис. 31, б). Поверх полученной конструкции наматывается наружный слой из пропитанного КМ (однонаправленная углеродная лента или стеклоткань), склеивающийся с заполнителем по поверхностям, выступающим между ребер II типа (рис. 31, в). В данной работе отверждение проводилось горячим прессованием в специализированной форме (рис. 31, г). Внутренняя оболочка из КМ формуется отдельно и после демонтажа приспособления и удаления ребер склеивается с предварительно полученной конструкцией.
Рис. 31. Схема получение трехслойной оболочки с заполнителем пирамидального типа [38]
Заключение
Проведенный обзорный анализ показывает большой интерес к возможности применения в изделиях авиационной и ракетно-космической техники трехслойных конструкций из КМ с различными видами пространственных заполнителей. Большой выбор конструктивного исполнения такого рода заполнителей и, соответственно, технологических методов их формования, дает возможность конструкторам совершенствовать изделия авиационной и ракетно-космической техники, повышая их массовую эффективность. Тем не менее проведенный анализ представленных исследований показал наличие достаточно больших проблем, связанных с реализацией свойств армирующих компонентов КМ в данных конструкциях, качеством соединения заполнителя и обшивок. Главным вопросом пока остается организация серийного автоматизированного производства такого рода трехслойных конструкций со стабильными и высокими физико-механическими характеристиками требуемых размеров и конфигураций. Решение отмеченных проблем позволит в перспективе уверенно использовать трехслойные конструкции из КМ с пространственными заполнителями в изделиях ракетно-космической и авиационной техники.
Конфликт интересов / Conflict of interests
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов / The authors declare no conflict of interests.
Библиографический список
1. Гиясов Б. И., Серёгин Н. Г., Серёгин Д. Н. Трёхслойные панели из полимерных композиционных материалов: учебное пособие. М: Издательство АСВ, 2015. 64 с.
2. Иванов А. А., Кашин С. М., Семенов В. И. Новое поколение сотовых заполнителей для авиационно-космической техники. М.: Энергоатомиздат, 2000. 434 с.
3. Jishi H. Z. The Fabrication and Mechanical Properties of Continuous Fiber Composite Lattice Structures: PhD Thesis, PhD in Engineering, Department of Aerospace Engineering. United Arab Emirates: Khalifa University, 2016. 288 р.
4. Абдуллин И. Н. Проектирование рациональных трехслойных конструкций со стержневым заполнителем: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Казань: Казанский национальный исследовательский технологический университет имени А. Н. Туполева, 2017. 18 с.
5. Ashby M. F. The properties of foams and lattices // Philosophical Transactions A. 2006. Vol. 364. Pp. 15-30. DOI: 10.1098/rsta.2005.1678
6. Finnegan K., Kooistra G., Wadley H. N. G., Deshpande V.S. The compressive response of carbon fiber composite pyramidal truss sandwich cores // International Journal of Materials Research. 2007. Vol. 98. Iss. 12. Pp.1264-1272. DOI: 10.3139/146.101594
7. Hunt C. J., Morabito F., Grace C. et al. A review of composite lattice structures // Composite Structures. 2022. Vol. 284. № 115120. 22 р. DOI: 10.1016/j.compstruct.2021.115120
8. Fan H. L., Meng F. H., Yang W. Mechanical behaviors and bending effects of carbon fiber reinforced lattice materials // Archive of Applied Mechanics. 2006. Vol. 75. Iss. (10-12). Pp. 635647. DOI: 10.1007/s00419-006-0032-x
9. Fan H., Yang W., Wang B., Yan Y. Design and manufacturing of a composite lattice structure reinforced by continuous carbon fibers // Tsinghua Science & Technology. 2006. Vol.11. Iss. 5. Pp. 515-522. DOI: 10.1016/S1007-0214(06)70228-0
10. Che L., Xu G. D., Zeng T. et al. Compressive and shear characteristics of an octahedral stitched sandwich composite // Composite Structures. 2014. Vol. 112. Iss. 1. Pp. 179-187. DOI: 10.1016/j.compstruct.2014.02.012
11. Kim H., Cho B. H., Hur H. K., Kang K. J. A composite sandwich panel integrally woven with truss core // Materials & Design. 2015. Vol. 65. Iss. 22-23. Pp. 231-242. DOI: 10.1016/j.matdes.2014.08.064
12. Xu G. D., Zhai J. J., Zeng T. et al. Response of composite sandwich beams with graded lattice core // Composite Structures. 2015. Vol. 119. Pp. 666-676. DOI: 10.1016/j.compstruct.2014.09.042
13. Jishi H. Z., Umer R., Cantwell W. J. The fabrication and mechanical properties of novel composite lattice structures // Materials & Design. 2016. Vol. 91. Pp. 286-93. DOI: 10.1016/j.matdes.2015.11.112
14. Umer R., Barsoum Z., Jishi H.Z. et al. Analysis of the compression behaviour of different composite lattice designs // Journal of Composite Materials. 2018. Vol. 52. Iss. 6. Pp. 715-729. DOI: 10.1177/0021998317714531
15. Wang B., Wu L., Ma L. et al. Mechanical behavior of the sandwich structures with carbon fiber-reinforced pyramidal lattice truss core // Materials & Design. 2010. Vol. 31. Iss. 5. Pp. 26592663. DOI: 10.1016/j.matdes.2009.11.061
16. Liu J., Xiang L., Kan T. The effect of temperature on the bending properties and failure mechanism of composite truss core sandwich structures // Composites Part A Applied Science and Manufacturing. 2015. Vol. 79. Pp. 146-54. DOI: 10.1016/j.compositesa.2015.09.017
17. Wang B. Wu L., Ma L. Fabrication and testing of carbon fiber reinforced truss core sandwich panels // Journal of Materials Science and Technology. 2009. Vol. 25. Iss. 4. Pp. 547-550.
18. Zhang G., Ma L., Wang B., Wu L. Mechanical behaviour of CFRP sandwich structures with tetrahedral lattice truss cores // Composites Part B Engineering. 2012. Vol. 43. Iss. 2. Pp. 471-476. DOI: 10.1016/j.compositesb.2011.11.017
19. Yin S., Wu L., Ma L., Nutt S. Pyramidal lattice sandwich structures with hollow composite trusses // Composite Structures. 2011. Vol. 93. Iss. 12. Pp. 3104-3111. DOI: 10.1016/j.compstruct.2011.06.025
20. Yin S., Wu L., Ma L., Nutt S. Hybrid truss concepts for carbon fiber composite pyramidal lattice structures // Composites Part B Engineering. 2012. Vol. 43. Iss. 4. Pp. 1749-1755. DOI: 10.1016/j.compositesb.2012.01.033.
21. Xu G., Yang F., Zeng T. et al. Bending behavior of graded corrugated truss core composite sandwich beams // Composite Structures. 2016. Vol. 138. Pp. 342-351. DOI: 10.1016/j.compstruct.2015.11.057
22. George T., Deshpande V. S., Sharp K., Wadley H. N. G. Hybrid core carbon fiber composite sandwich panels: Fabrication and mechanical response // Composite Structures. 2014. Vol. 108. Iss. 1. Pp. 696-710. DOI: 10.1016/j.compstruct.2013.10.002
23. George T., Deshpande V. S., Wadley H. N. G. Hybrid carbon fiber composite lattice truss structures // Composites Part A Applied Science and Manufacturing. 2014. Vol. 65. Pp. 135-47. DOI: 10.1016/j.compositesa.2014.06.011
24. Xiong J., Ma L., Wu L. et al. Fabrication and crushing behavior of low density carbon fiber composite pyramidal truss structures // Composite Structures. 2010. Vol. 92. Iss. 11. Pp. 26952702. DOI: 10.1016/j.compstruct.2010.03.010
25. Xiong J., Ma L., Wu L. et al. Mechanical behavior and failure of composite pyramidal truss core sandwich columns // Composites Part B Engineering. 2011. Vol. 42. Pp. 938-945. DOI: 10.1016/j.compositesb.2010.12.021
26. Xiong J., Ma L., Pan S. et al. Shear and bending performance of carbon fiber composite sandwich panels with pyramidal truss cores // Acta Materialia. 2012. Vol. 60. Iss. 4. Pp. 1455-1466. DOI: 10.1016/J.ACTAMAT.2011.11.028
27. Sun Y., Gao L. Structural responses of all-composite improved-pyramidal truss sandwich cores // Materials & Design. 2013. Vol. 43. Pp. 50-58. DOI: 10.1016/j.matdes.2012.06.033
28. Xiong J., Ma L., Vaziri A. et al. Mechanical behavior of carbon fiber composite lattice core sandwich panels fabricated by laser cutting // Acta Materialia. 2012. Vol. 60. Pp. 5322-5334. DOI: 10.1016/j.actamat.2012.06.004
29. Sun Y., Guo L., Wang T. et al. Bending strength and failure of single-layer and double-layer sandwich structure with graded truss core // Composite Structures. 2019. Vol. 226. № 111204. 9 p. DOI: 10.1016/j.compstruct.2019.111204
30. Lee B., Lee K., Byun J., Kang K. The compressive response of new composite truss cores // Composites Part B Engineering. 2012. Vol. 43. Iss. 2. Pp. 317-324. DOI: 10.1016/j.compositesb.2011.08.048
31. Xu J., Wu Y., Gao X. et al. Design of composite lattice materials combined with fabrication approaches // Journal of Composite Materials. 2019. Vol. 53. Iss. 3. Pp. 393-404. DOI: 10.1177/0021998318785710
32. Wu Q., Ma L., Wu L., Xiong J. A novel strengthening method for carbon fiber composite lattice truss structures // Composite Structures. 2016. Vol. 153. Pp. 585-592. DOI: 10.1016/j.compstruct.2016.06.060
33. Li X., Xiong J., Ma L. et al. Effect of vacuum thermal cycling on the compression and shear performance of composite sandwich structures containing pyramidal truss cores // Composites Science and Technology. 2018. Vol. 158. Iss. 3. Pp. 67-78. DOI: 10.1016/j.compscitech.2018.01.042
34. Yin S., Wu L., Nutt S. Stretch-bend-hybrid hierarchical composite pyramidal lattice cores // Composite Structures. 2013. Vol. 98. Pp. 153-159. DOI: 10.1016/j.compstruct.2012.11.004
35. Wang J., Liu W., Kang S. et al. Compression performances and failure maps of sandwich cylinders with pyramidal truss cores obtained through geometric mapping and snap-fit method // Composite Structures. 2019. Vol. 226. No 111212. 10 p. DOI: 10.1016/j.compstruct.2019.111212
36. Hu Y., Li W., An X., Fan H. Fabrication and mechanical behaviors of corrugated lattice truss composite sandwich panels // Composites Science and Technology. 2016. Vol. 125. Pp. 114-122. DOI: 10.1016/j.compscitech.2016.02.003
37. Li W., Sun F., Wang P. et al. A novel carbon fiber reinforced lattice truss sandwich cylinder: Fabrication and experiments // Composites Part A Applied Science and Manufacturing. 2016. Vol. 81. Pp. 313-322. DOI: 10.1016/j.compositesa.2015.11.034
38. Yang J., Xiong J., Ma L. et al. Study on vibration damping of composite sandwich cylindrical shell with pyramidal truss-like cores // Composite Structures. 2014. Vol. 117. Pp. 362-372. DOI: 10.1016/j.compstruct.2014.06.042
Дата поступления: 26.03.2024 Решение о публикации: 03.04.2024
Контактная информация:
НИЛОВ Алексей Сергеевич - канд. техн. наук, доцент (Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, Россия, 190005, Санкт-Петербург, 1-я Красноармейская ул., д. 1), alexey.s.nilov@gmail.com
ГАЛИНСКАЯ Ольга Олеговна - канд. техн. наук, доцент (Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, Россия, 190005, Санкт-Петербург, 1-я Красноармейская ул., д. 1), olga812rus@yandex.ru
КРАСНОВ Валерий Иванович - канд. техн. наук, доцент (Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, Россия, 190005, Санкт-Петербург, 1-я Красноармейская ул., д. 1), Bbikkvik@yandex.ru
References
1. Giyasov B. I., Seryogin N. G., Seryogin D. N. Tryohslojnye paneli iz polimernyh kompozi-cionnyh materialov [Three-layer panels made of polymer composite materials: Textbook. Allowance]. Moscow: Publishing House ASV, 2015, 64 p. (In Russian)
2. Ivanov A. A., Kashin S. M., Semenov V. I. Novoe pokolenie sotovyh zapolnitelej dlya avi-acionno-kosmicheskoj tekhniki [New generation of honeycomb cores for aerospace technology]. Moscow: Energoatomizdat, 2000, 434 p. (In Russian)
3. Jishi H. Z. The Fabrication and Mechanical Properties of Continuous Fiber Composite Lattice Structures: PhD Thesis, PhD in Engineering, Department of Aerospace Engineering. United Arab Emirates: Khalifa University, 2016, 288 p.
4. Abdullin I. N. Proektirovanie racional'nyh trekhslojnyh konstrukcij so sterzhnevym zapolnite-lem [Design of rational three-layer structures with core filler: Abstract dis. ... Candidate of Engineering Sciences]. Kazan: Kazan National Research Technological University named after A. N. Tu-polev, 2017, 130 p. (In Russian)
5. Ashby M. F. The properties of foams and lattices. Philosophical Transactions A. 2006. Vol. 364, pp. 15-30. DOI: 10.1098/rsta.2005.1678.
6. Finnegan K., Kooistra G., Wadley H. N. G., Deshpande V.S. The compressive response of carbon fiber composite pyramidal truss sandwich cores. International Journal of Materials Research. 2007. Vol. 98. Iss. 12, pp.1264-1272. DOI: 10.3139/146.101594.
7. Hunt C.J., Morabito F., Grace C. et al. A review of composite lattice structures. Composite Structures. 2022. Vol. 284. No. 115120, 22 p. DOI: 10.1016/j.compstruct.2021.115120
8. Fan H. L., Meng F. H., Yang W. Mechanical behaviors and bending effects of carbon fiber reinforced lattice materials. Archive of Applied Mechanics. 2006. Vol. 75. Iss. (10-12), pp. 635-647. DOI: 10.1007/s00419-006-0032-x
9. Fan H., Yang W., Wang B., Yan Y. Design and manufacturing of a composite lattice structure reinforced by continuous carbon fibers. Tsinghua Science & Technology. 2006. Vol. 11. Iss. 5, pp. 515-522. DOI: 10.1016/S1007-0214(06)70228-0
10. Che L., Xu G. D., Zeng T. et al. Compressive and shear characteristics of an octahedral stitched sandwich composite. Composite Structures. 2014. Vol. 112. Iss. 1, pp. 179-187. DOI: 10.1016/j.compstruct.2014.02.012
11. Kim H., Cho B. H., Hur H. K., Kang K. J. A composite sandwich panel integrally woven with truss core. Materials & Design. 2015. Vol. 65. Iss. 22-23, pp. 231-242. DOI: 10.1016/j.matdes.2014.08.064
12. Xu G. D., Zhai J. J., Zeng T. et al. Response of composite sandwich beams with graded lattice core. Composite Structures. 2015. Vol. 119, pp. 666-676. DOI: 10.1016/j.compstruct.2014.09.042
13. Jishi H. Z., Umer R., Cantwell W. J. The fabrication and mechanical properties of novel composite lattice structures. Materials & Design. 2016. Vol. 91, pp. 286-93. DOI: 10.1016/j.matdes.2015.11.112
14. Umer R., Barsoum Z., Jishi H. Z. et al. Analysis of the compression behaviour of different composite lattice designs. Journal of Composite Materials. 2018. Vol. 52. Iss. 6, pp. 715-729. DOI: 10.1177/0021998317714531
15. Wang B., Wu L., Ma L. et al. Mechanical behavior of the sandwich structures with carbon fiber-reinforced pyramidal lattice truss core. Materials & Design. 2010. Vol. 31. Iss. 5, pp. 26592663. DOI: 10.1016/j.matdes.2009.11.061.
16. Liu J., Xiang L., Kan T. The effect of temperature on the bending properties and failure mechanism of composite truss core sandwich structures. Composites Part A Applied Science and Manufacturing. 2015. Vol. 79, pp. 146-54. DOI: 10.1016/j.compositesa.2015.09.017
17. Wang B. Wu L., Ma L. Fabrication and testing of carbon fiber reinforced truss core sandwich panels. Journal of Materials Science and Technology. 2009. Vol. 25. Iss. 4, pp. 547-550.
18. Zhang G., Ma L., Wang B., Wu L. Mechanical behaviour of CFRP sandwich structures with tetrahedral lattice truss cores. Composites Part B Engineering. 2012. Vol. 43. Iss. 2, pp. 471-476. DOI: 10.1016/j.compositesb.2011.11.017
19. Yin S., Wu L., Ma L., Nutt S. Pyramidal lattice sandwich structures with hollow composite trusses. Composite Structures. 2011. Vol. 93. Iss. 12, pp. 3104-3111. DOI: 10.1016/j.compstruct.2011.06.025
20. Yin S., Wu L., Ma L., Nutt S. Hybrid truss concepts for carbon fiber composite pyramidal lattice structures. Composites Part B Engineering. 2012. Vol. 43. Iss. 4, pp. 1749-1755. DOI: 10.1016/j.compositesb.2012.01.033
21. Xu G., Yang F., Zeng T. et al. Bending behavior of graded corrugated truss core composite sandwich beams. Composite Structures. 2016. Vol. 138, pp. 342-351. DOI: 10.1016/j.compstruct.2015.11.057
22. George T., Deshpande V. S., Sharp K., Wadley H. N. G. Hybrid core carbon fiber composite sandwich panels: Fabrication and mechanical response. Composite Structures. 2014. Vol. 108. Iss. 1, pp. 696-710. DOI: 10.1016/j.compstruct.2013.10.002
23. George T., Deshpande V. S., Wadley H. N. G. Hybrid carbon fiber composite lattice truss structures. Composites Part A Applied Science and Manufacturing. 2014. Vol. 65, pp. 135-47. DOI: 10.1016/j.compositesa.2014.06.011
24. Xiong J., Ma L., Wu L. et al. Fabrication and crushing behavior of low density carbon fiber composite pyramidal truss structures. Composite Structures. 2010. Vol. 92. Iss. 11, pp. 2695-2702. DOI: 10.1016/j.compstruct.2010.03.010
25. Xiong J., Ma L., Wu L. et al. Mechanical behavior and failure of composite pyramidal truss core sandwich columns. Composites Part B Engineering. 2011. Vol. 42, pp. 938-945. DOI: 10.1016/j.compositesb.2010.12.021
26. Xiong J., Ma L., Pan S. et al. Shear and bending performance of carbon fiber composite sandwich panels with pyramidal truss cores. Acta Materialia. 2012. Vol. 60. Iss. 4, pp. 1455-1466. DOI: 10.1016/J.ACTAMAT.2011.11.028
27. Sun Y., Gao L. Structural responses of all-composite improved-pyramidal truss sandwich cores. Materials & Design. 2013. Vol. 43, pp. 50-58. DOI: 10.1016/j.matdes.2012.06.033
28. Xiong J., Ma L., Vaziri A. et al. Mechanical behavior of carbon fiber composite lattice core sandwich panels fabricated by laser cutting. Acta Materialia. 2012. Vol. 60, pp. 5322-5334. DOI: 10.1016/j.actamat.2012.06.004
29. Sun Y., Guo L., Wang T. et al. Bending strength and failure of single-layer and double-layer sandwich structure with graded truss core. Composite Structures. 2019. Vol. 226. No. 111204, 9 p. DOI: 10.1016/j.compstruct.2019.111204
30. Lee B., Lee K., Byun J., Kang K. The compressive response of new composite truss cores. Composites Part B Engineering. 2012. Vol. 43. Iss. 2, pp. 317-324. DOI: 10.1016/j.compositesb.2011.08.048
31. Xu J., Wu Y., Gao X. et al. Design of composite lattice materials combined with fabrication approaches. Journal of Composite Materials. 2019. Vol. 53. Iss. 3, pp. 393-404. DOI: 10.1177/0021998318785710
32. Wu Q., Ma L., Wu L., Xiong J. A novel strengthening method for carbon fiber composite lattice truss structures. Composite Structures. 2016. Vol. 153, pp. 585-592. DOI: 10.1016/j.compstruct.2016.06.060
33. Li X., Xiong J., Ma L. et al. Effect of vacuum thermal cycling on the compression and shear performance of composite sandwich structures containing pyramidal truss cores. Composites Science and Technology. 2018. Vol. 158. Iss. 3, pp. 67-78. DOI: 10.1016/j.compscitech.2018.01.042
34. Yin S., Wu L., Nutt S. Stretch-bend-hybrid hierarchical composite pyramidal lattice cores. Composite Structures. 2013. Vol. 98, pp. 153-159. DOI: 10.1016/j.compstruct.2012.11.004
35. Wang J., Liu W., Kang S. et al. Compression performances and failure maps of sandwich cylinders with pyramidal truss cores obtained through geometric mapping and snap-fit method. Composite Structures. 2019. Vol. 226. No. 111212. 10 p. DOI: 10.1016/j.compstruct.2019.111212
36. Hu Y., Li W., An X., Fan H. Fabrication and mechanical behaviors of corrugated lattice truss composite sandwich panels. Composites Science and Technology. 2016. Vol. 125, pp. 114-122. DOI: 10.1016/j.compscitech.2016.02.003
37. Li W., Sun F., Wang P. et al. A novel carbon fiber reinforced lattice truss sandwich cylinder: Fabrication and experiments. Composites Part A Applied Science and Manufacturing. 2016. Vol. 81, pp. 313-322. DOI: 10.1016/j.compositesa.2015.11.034
38. Yang J., Xiong J., Ma L. et al. Study on vibration damping of composite sandwich cylindrical shell with pyramidal truss-like cores. Composite Structures. 2014. Vol. 117, pp. 362-372. DOI: 10.1016/j.compstruct.2014.06.042
Date of receipt: March 26, 2024 Publication decision: April 3, 2024
Contact information:
Aleksey S. NILOV - Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor (Baltic State Technical University "VOENMEH", Russia, 190005, Saint Petersburg, 1st Krasnoarmeyskaya ul., 1), alexey.s.nilov@gmail.com
Olga O. GALINSKAYA - Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor (Baltic State Technical University "VOENMEH", Russia, 190005, Saint Petersburg, 1st Krasnoarmeyskaya ul., 1), olga812rus@yandex.ru
Valery I. KRASNOV - Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor (Baltic State Technical University "VOENMEH", Russia, 190005, Saint Petersburg, 1st Krasnoarmeyskaya ul., 1), Bbikkvik@yandex.ru
