CC BY
17Решетневскуе чтения. 2018
УДК 678; 677.4; 532.64
ПРОБЛЕМЫ И ИХ РЕШЕНИЯ ПРИ ФОРМОВАНИИ СТРИНГЕРОВ СЛОЖНОЙ КОНФИГУРАЦИИ
О. А. Минаев
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: mnvolg@yandex.ru
Рассмотрена проблема изготовления стержневых изделий силового назначения, выполненных из композиционного материала, проанализированы технологии производства композитных труб, прутков, стержневых изделий сложного профиля. На основе этого предложена технология производства стрингеров из ПКМ сложной конфигурации ограниченного размера и веса применимо к ракетно-космической отрасли.
Ключевые слова: стрингер, композиционный материал, намотка труб, формовка, пултрузия.
PROBLEMS AND THEIR DECISIONS WHEN OBTAINING STRINGERS OF COMPLEX CONFIGURATION
O. A. Minaev
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: mnvolg@yandex.ru
In this paper, we consider the problem of manufacturing ofpower-driven core products made of composite material, the technologies for the production of composite pipes, rods, and rod products of a complex profile are analyzed. On the basis of this, a technology was proposed for the production of stringers from PCM of a complex configuration of limited size and weight applicable to the rocket and space industry.
Keywords: stringer, composite material, pipe winding, molding, pultrusion.
Комплекс свойств полимерных композиционных материалов (ПКМ) определяется свойствами компонентов (матрица, наполнитель), их микро- и макроструктурой, границей раздела фаз, реакцией этих структур на внешние воздействия. ПКМ - гетерофаз-ные материалы, в которых непрерывная матрица, взаимодействующая с наполнителем, воспринимает внешние нагрузки и перераспределяет их на наполнитель. Композиционные материалы с непрерывными волокнами имеют высокую прочность при ориентации волокон в направлении действующей силы, но резко выраженную анизотропию всех механических свойств. Использование современных композиционных материалов позволяет существенно повысить эксплуатационные характеристики изделий, снизить вес конструкций, в ряде случаев упростить технологический процесс получения изделий. Особенно актуально это по отношению к элементам конструкций авиационной, ракетной, транспортной техники, судостроения, энергетики в последнее время строительства и станкостроения. Значительную часть этих изделий составляют стержневые конструкции различных профилей поперечного сечения, используемых в качестве силовых или подкрепляющих элементов конструкций - тяг, лонжеронов, стрингеров, окантовки, каркасов, ферменных конструкций, балок, рам, валов и т. д. Однако, при производстве стержневых изделий
силового назначения узким местом, сдерживающим разработку поточных методов их изготовления, является процесс формообразования изделия заданного профиля и конструкции материала, обеспечивающих их эффективную работу при эксплуатации. Одним из путей решения данного вопроса является использование метода пултрузионного формования как одного из перспективных методов изготовления стержневых изделий [1].
При намотке стеклопластиковых труб, конструирование изделий из ПКМ с оптимальными расположениями армирующего наполнителя является важным элементом технического использования таких материалов. Меняя расположение волокон, схему армирования, можно менять физикомеханические свойства композита. ПКМ различаются также по структуре армирования каркасов. В зависимости от схемы армирования волокнистые КМ подразделяют на: однонаправленные (анизотропные) - имеют различия в свойствах в продольном и трансверсальном (поперечном) направлениях, ортотропные - угол армирования 90° и с планируемой анизотропией свойств. Зная реальные нагрузки, можно уложить наполнитель так, чтобы обеспечить необходимый уровень свойств [2].
Мы рассмотрим процесс получения стрингеров композитной панели концентраторной солнечной батареи космического назначения [3]. В данном случае
Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов
не одна из рассмотренных технологий не позволяет получить изделия удовлетворяющих характеристики допусков размеров и веса, вследствие этого обратимся к методу формования пуансон-матрица. На изготовленных опытных образцах проанализируем достоинства и недостатки этого метода получения стрингеров сложной конфигурации.
Библиографические ссылки
1. Макухин А. Г., Сыровой Г. В., Ратушняк А. Ю. Пултрузия, как технологический процесс изготовления изделий из композиционных материалов // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. 2016. С. 99-106.
2. Влияние схемы намотки на формирование механических свойств изделий из композитов в продольном и поперечном направлении / Н. Н. Ходакова, А. Н. Блазнов, В. В. Самойленко // Южно-Сибирский вестник. 2016.
3. Исследование напряженного состояния локальных зон усиления композитной панели концентратор-ной солнечной батареи космического назначения, 2015 [Электронный ресурс]. URL: http://www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe? C21COM
=2&I21DBN=UJRN&P21DBN=UJRN&IMAGE_FILE_ DOWNLOAD=1&Image_file_name=PDF/Pptvk_2015_2 _3.pdf (дата обращения: 24.09.2018).
References
1. Makukhin A. G., Syrova G. V., Ratushnyak A. Yu. Pultrusion, as a technological process of manufacturing products from composite materials. Journal: Advanced Technologies and Systems Engineering, 2016. Р. 99-106 (In Russ.).
2. The influence of the winding scheme on the formation of the mechanical properties of products from composites in the longitudinal and transverse direction / N. N. Hodakova, A. N. Blaznov, V. V. Samoilenko // South-Siberian Gazette, 2016 (In Russ.).
3. Investigation of the stress state of local amplification zones of the composite panel of a concentrator solar battery for space purposes, 2015. URL: http://www.nbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe? C21COM =2&I21DBN=UJRN&P21DBN=UJRN&IMAGE_FILE_ D0WNL0AD=1&Image_file_name=PDF/Pptvk_2015_2 _3.pdf (accessed: 24.09.2018). (In Russ)
© Минаев О. А., 2018
