CC BY
2
УДК 620.17
DOI: 10.15593/2224-9982/2024.76.04
Д.Г. Соломонов1, М.Ш. Нихамкин1, С.В. Семенов1, А.В. Торопицина2
1Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Российская Федерация ОДК-Авиадвигатель, Пермь, Российская Федерация
ТЕПЛОВОЕ СОСТОЯНИЕ КОМПОЗИТНЫХ ОБРАЗЦОВ С РЕБРАМИ ЖЕСТКОСТИ ПРИ ВЫСОКОЧАСТОТНОМ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ
Передовая аэрокосмическая отрасль, в частности авиационное двигателестроение, стремительно внедряет полимерные композиционные материалы. Популярность этих материалов по сравнению с металлами в авиационной технике обусловлена значительно более низкой массой при сопоставимых характеристиках прочности. Полимерные композиционные материалы имеют широкую область применения в конструкции газотурбинных двигателей, в частности их применяют в высоконагруженных ответственных деталях двигателя, подверженных усталостному нагружению. Кроме того, проектирование изделий из слоистых полимерных композиционных материалов подразумевает подбор укладки слоев. Каждый новый пакет этих слоев требует проведения различных дорогих исследований, в том числе усталостных испытаний. Снижение объема подобных испытаний является актуальной задачей современных исследователей.
В данной работе представлено экспериментальное исследование теплового поведения при усталостном разрушении ребра жесткости типовой авиационной конструкции из полимерных композиционных материалов. Подобное исследование теплового состояния на разных этапах усталостного разрушения важно при изучении характеристик усталости. Необходимость снижения стоимости дорогостоящих классических усталостных испытаний делает актуальным подобные исследования.
В ходе исследований был проведен анализ полей деформаций с помощью метода цифровой корреляции изображений. В процессе испытаний был выявлен один механизм разрушения. Исследуемый образец считался разрушенным при отслоении элемента ребра жесткости от элемента корпуса.
По результатам экспериментов было выявлено, что в процессе накопления усталостных повреждений наблюдается стабилизация роста температуры. Всего образуется две зоны тепловыделения, они соответствуют областям подклейки элемента ребра жесткости к элементу корпуса. Смещение области нагрева не наблюдалось. Области наибольших деформаций соответствуют зонам наибольшего самонагрева. Полученные результаты говорят о том, что разрушение происходит в наиболее нагретой области.
Ключевые слова: полимерные композиционные материалы, экспериментальная механика, слоистый углепластик, ребра жесткости, многоцикловая усталость, накопление повреждений, термография, кривая усталости, цифровая корреляция изображений, усталостное разрушение.
D.G. Solomonov1, M.Sh. Nikhamkin1, S.V. Semenov1, A.V. Toropitsina2
Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russian Federation 2 UEC-Aviadvigatel, Perm, Russian Federation
SOME PATTERNS OF THERMAL BEHAVIOR OF STIFFENERS MADE OF POLYMER COMPOSITE MATERIALS UNDER CYCLIC LOADING
The advanced aerospace industry is rapidly introducing polymer composite materials. The popularity of these materials is due to a significantly lower weight with comparable strength characteristics in comparison with metals in aviation technology. Polymer composite materials has a wide range of applications in the design of gas turbine engines. They are used in highly loaded critical engine parts subject to fatigue loading. The design of products made of laminated polymer composite materials implies the selection of laying layers. Each new package of these layers requires various expensive studies, including fatigue tests. Reducing the volume of such tests is an urgent task for modern researchers.
This paper presents an experimental study of thermal behavior during fatigue failure of a stiffener of a typical aircraft structure made of polymer composite materials. Such a study of the thermal state at different stages of fatigue failure is important for studying fatigue characteristics. Such classical fatigue tests are expensive. Reducing the cost makes such studies relevant.
The deformation fields were analyzed using the digital image correlation method.
Only one mechanism of destruction was identified. The test sample was considered destroyed when the stiffener element was detached from the case element.
It was revealed that in the process of accumulation of fatigue damage, a stabilization of temperature growth is observed. In total, two heat dissipation zones are formed, they correspond to the areas of gluing the stiffener element to the case element. No displacement of the heating area was observed. The areas of the greatest deformations correspond to the zones of the greatest self-heating. The results obtained indicate that the destruction occurs in the most heated area.
Keywords: polymer composite materials, experimental mechanics, laminated carbon fiber, flange, high-cycle fatigue, damage accumulation, thermography, fatigue curve, thermography, video image correlation fatigue failure.
Введение
Передовая аэрокосмическая отрасль, в частности авиационное двигателестроение, стремительно внедряет полимерные композиционные материалы (ПКМ). Популярность этих материалов по сравнению с металлами в авиационной технике обусловлена значительно более низкой плотностью при сопоставимых характеристиках прочности. Слоистые углепластики используют в конструкции крыла, корпусных элементах, лопатках и пр. ПКМ имеют широкую область применения в конструкции газотурбинных двигателей, в частности их применяют в высоконагруженных ответственных деталях мотогондолы двигателя, подверженных усталостному нагружению [1-7].
При проектировании деталей из слоистых углепластиков предполагается вариативность комбинаций выкладки слоев композита, каждый новый вариант требует новых прочностных исследований, в частности усталостных испытаний [8-18]. Подобный подход требует проведения трудоемких и дорогостоящих усталостных испытаний.
Авторами работ [19-22] были проведены исследования напряженно-деформированного состояния отдельных типовых конструкций. Изделия, работающие в условиях усталости, выделяют тепло в процессе нагружения.
В процессе усталостных испытаний детали выделяют тепло. Это вызвано тем, что при циклическом нагружении зарождаются и развиваются микроповреждения в матрице, армирующих волокнах и на границе между ними [23, 24]. Кроме того, явление самонагрева может быть вызвано трением берегов трещин. Авторами работ [25, 26] представлены исследования самонагрева в стандартных образцах на разных этапах усталостного разрушения. В этих исследованиях описано, что тепловое состояние при циклических испытаниях связано с накоплением усталостных повреждений и позволяет использовать данные об изменении температуры конструкции для прогнозирования ее усталостной прочности. В связи с этим анализ типового состояния ребер жесткости типовой авиационной конструкции из ПКМ в процессе усталостного разрушения является актуальным.
Цель этой работы состоит в выявлении закономерностей теплового поведения ребра жесткости типовой авиационной конструкции при усталостном разрушении.
Объект исследования
Объектом исследования является критическая зона типовой оболочки с ребром жесткости (рис. 1). Выбор объекта исследования был проведен на основании анализа конечно-элементного расчета напряженно-деформированного состояния типовой авиационной конструкции. Процесс выбора и обоснования формы образца описан в работе [27].
Образцы вырезаны из натурной авиационной конструкции. Исследуемый образец состоит из двух частей, склеенных между собой (рис. 1). Один из двух составных элементов объекта исследования представляет собой оболочку, выполненную из однонаправленного слоистого углепластика. Ребро жесткости выполнено из тканого слоистого углепластика.
Рис. 1. Образец
Методика эксперимента
Исследуемые образцы испытывались при резонансных колебаниях на вибростенде по первой изгибной форме. Резонанс поддерживался автоматически в процессе испытаний. Частота колебаний в начале испытаний составляла 82 Гц. Образцы закреплялись по межопорной схеме. Общий вид исследуемого образца в оснастке представлен на рис. 2, а. Схема нагружения представлена на рис. 2, б. В средней части образца закреплялся груз. Масса груза и его положение подбирались таким образом, чтобы деформации в образце и величина резонансной частоты колебаний обеспечивали приемлемую продолжительность испытания.
Амплитуда деформации определялась по тензодатчикам, расположенным на элементе корпуса ребра жесткости в областях склейки двух основных элементов. Тензодатчики располагаются в зоне наибольших деформаций.
Для контроля теплового состояния образца использовалась прецизионная инфракрасная камера, которая располагалась над исследуемым образцом. Она расположена таким образом, чтобы получать поле распределения температуры на поверхности образца со стороны ребра жесткости. Точность измерения температуры составляет 0,1 °С.
Тепловизор
а б
Рис. 2. Общий вид образца в оснастке (а), схема нагружения образца (б)
Для определения напряженно-деформированного состояния было проведено дополнительное испытание. При тех же условиях нагружения, как было описано ранее, проведен контроль полей деформации. Для этого использовался метод цифровой корреляции изображений (Digital Image Correlation - DIC). Перед началом испытаний на образец наносилось контрастное мелкодисперсное покрытие (спекл-картина) с помощью белой и черной матовых красок. Исследование проводится непосредственно в процессе колебаний образца. С помощью двух цифровых камер получают снимки «спекла» до начала испытаний и при максимальном отклонении от положения равновесия процессе колебаний. Для реализации метода DIC была использована оптическая система Vic 3D HC с двумя высокоскоростными камерами. В настоящей работе использовалась частота съемки 1000 кадров в секунду с разрешением 862 х 1024 пикселей. При обработке результатов регистрации полей деформаций выбирались кадры, соответствующие моментам максимальной деформации образца. Погрешность определения деформации составила 72,7 ^в. Подробно методика описана в работе [28].
Результаты
В результате проведенных испытаний был определен характер зарождения и развития усталостного разрушения. На рис. 3 представлены характерные этапы разрушения образцов данного типа. На рис. 3, а изображено частичное отслоение в зоне подклейки ребра жесткости к элементу корпуса. Это расслоение было зафиксировано на наработке NN = 0,5 (где N - число циклов нагру-жения, N - число циклов нагружения до разрушения). На рис. 3, б показан образец после испытаний с характерным разрушением - полное отслоение в зоне подклейки ребра жесткости к оболочке.
б
Рис. 3. Характерные повреждения ребер жесткости в процессе усталостного разрушения, при NN = 0,6 (а) и полностью разрушенный образец (б)
По результатам контроля теплового состояния исследуемых образцов на разных этапах усталостной наработки были получены поля температур (таблица). Данные распределения температур показывают, что в процессе испытаний выделение тепла происходит в двух зонах. Они соответствуют областям подклейки элемента ребра жесткости к оболочке. Разрушение образца происходит в той же области, в которой наблюдалось наибольшее тепловыделение. По полученным термограммам на разных этапах усталостного разрушения была построена зависимость изменения максимальной температуры от относительной наработки до усталостного разрушения NN (рис. 4). По этому графику видно три характерных участка. На начальном участке до 20 % NN наблюдается значительный рост температуры образца. На втором участке полученной зави-
ДГ
Рис. 4. Изменение температуры образца в зоне подклейки элемента ребра жесткости к оболочке разогрева с усталостной наработкой
симости наблюдается стабилизация роста температуры образца. На конечном участке, перед разрушением, наблюдается рост температуры образца.
На разных этапах усталостных испытаний были получены распределения температур по длине образца (рис. 5). По полученным зависимостям видно, что с увеличением числа циклов нагружения наблюдается не только увеличение температуры в зоне самонагрева, но и площади этой области. В процессе усталостных испытаний не наблюдалось значительное распространение области разогрева за пределы зоны подклейки элемента ребра жесткости к оболочке.
Поля температур образца на разных этапах усталостного разрушения
Длина образца
Рис. 5. Распределение температуры по длине образца на разных этапах усталостного разрушения образца
Рис. 6. Поля деформаций, полученные методом цифровой корреляции изображений
Для анализа напряженно-деформированного состояния во время усталостных испытаний был проведен цикл экспериментов по определению полей деформации методом цифровой корреляции изображений. Поля нормальных деформаций ех представлены на рис. 6. По результатам анализа полей деформации выявлены зоны концентрации напряжений в областях изменения толщины образца и на радиусе в основании ребра жесткости.
Расположение концентраторов напряжений в образце совпадает с областью самонагрева.
Выводы
• Разработана методика и проведено экспериментальное исследование теплового состояния в условиях усталостного разрушения типового элемента конструкции авиационного двигателя из углепластика - оболочки с ребром жесткости. Объект исследования - образцы, вырезанные из натурной конструкции. Исследование проводились на вибростенде при резонансных колебаниях по изгибной форме. Поле температуры на поверхности образца регистрировали в процессе накопления усталостных повреждений с помощью прецизионной инфракрасной камеры.
• Методом цифровой корреляции изображений получены поля деформаций в исследуемых образцах в условиях резонансных колебаний, выявлены наиболее нагруженные зоны, находящиеся в зоне склейки ребра жесткости с оболочкой.
• Выявлены закономерности саморазогрева образца в условиях усталостного нагружения. Зоны наибольшего нагрева совпадают с областями наибольших циклических деформаций. Процесс повышения температуры на поверхности образца вследствие саморазогрева включает в себя три стадии: быстрый рост в течение первых 20 % относительной наработки до разрушения, стабилизация и рост температуры непосредственно перед разрушением.
• Усталостное разрушение начинается во внутренних углах склейки ребра с оболочкой и представляет собой полное отслоение ребра от оболочки.
• Полученные данные о закономерностях деформированного состояния, разрушения, саморазогрева в условиях многоцикловой усталости образцов могут быть использованы при разработке моделей усталостного разрушения и прогнозирования усталостной прочности типовой конструкции композитной оболочки с ребром жесткости.
Библиографический список
1. Келли, А. Инженерный триумф углеволокон / А. Келли // Композиты и наноструктуры. -2009. - № 1. - С. 38-49.
2. Каблов, Е.Н. ВИАМ: материалы нового поколения для ПД-14 / Е.Н. Каблов // Крылья Родины. -2019. - № 7-8. - С. 54-58.
3. Иноземцев, А.А. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок / А.А. Иноземцев, М.Ш. Нихамкин, В.Л. Сандрацкий. - М.: Машиностроение, 2008. - Т. 2. - 368 с.
4. Колобков, А.С. Полимерные композиционные материалы для различных конструкций авиационной техники (обзор) / А.С. Колобков // Труды ВИАМ. - 2020. - № 6-7 (89). - С. 38-44. DOI: 10.18577/2307-6046-2020-0-67-38-44
5. Каримбаев, Т.Д. Рабочие лопатки вентиляторов из углепластика для перспективных двигателей. Достижения и проблемы / Т.Д. Каримбаев, А.А. Луппов, Д.В. Афанасьев // Двигатель. - 2011. - № 6 (78). -С. 2-7.
6. Исследование НДС и оценка прочности композитной лопатки спрямляющего аппарата авиационного двигателя / М.А. Гринев, А.Н. Аношкин, П.В. Писарев, В.Ю. Зуйко, Г.С. Шипунов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. - 2015. - № 4. - С. 293-307.
7. Guseinov, K. Effectiveness of 2-D and 3-D modelling of dovetail joint of composite fan blade for choosing rational reinforcement schemes / K. Guseinov, O.A. Kudryavtsev, S.B. Sapozhnikov // PNRPU mechanics bulletin. - 2021. - № 1. - Р. 5-11.
8. Nikhamkin, M.Sh. Change of the elastic characteristics of a fiber-reinforced laminate as a result of progressive fatigue damage / M.Sh. Nikhamkin, D.G. Solomonov // Solid State Phenomena. - 2021. - Vol. 316. -P. 955-960.
9. Nikhamkin, M.S. Experimental study of fatigue damage accumulation in laminated carbon reinforced fiber plastics / M.S. Nikhamkin, D.G. Solomonov, A.A. Voronkov // Journal of Physics: Conference Series 22. XXII Winter School on Continuous Media Mechanics, WSCMM 2021. - 2021. - P. 012040.
10. Нихамкин, М.Ш. Идентификация характеристик упругости композита по экспериментальным данным о модальных характеристиках образцов / М.Ш. Нихамкин, Д.Г. Соломонов, В.В. Зильбершмидт // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. - 2019. -№ 1. - С. 108-120.
11. Nikhamkin, M.S. Degradation of elastic characteristics of the CFRP used in the design of a gas turbine engine as a result of high-cycle fatigue damage / M.S. Nikhamkin, D.G. Solomonov // Journal of Physics: Conference Series. International Conference on Aviation Motors, ICAM 2020. - 2021. - Р. 012033
12. Стрижиус, В.Е. Некоторые закономерности усталостного разрушения элементов композитных авиаконструкций / В.Е. Стрижиус // Композиты и наноструктуры. - 2016. - Т. 8, № 4. - С. 265-271.
13. Каримбаев, Т.Д. Оценка усталостной долговечности изделий из композиционных материалов / Каримбаев Т.Д // Авиационные двигатели. - 2020. - № 4 (9). - С. 75-93.
14. The fatigue of carbon fibre reinforced plastics - a review / P. Alam, D. Mamalis, C. Robert, C. Floreani, C.M.O. Bradaigh // Composites Part B. - 2019. - Vol. 166. - P. 555-579.
15. Degrieck, J. Fatigue Damage Modelling of Fibre-Reinforced Composite Materials: Review / J. Degrieck, W. van Paepegem // Applied Mechanics Reviews. - 2001. - Vol. 54, iss. 4. - P. 279-300.
16. Sevenois, R.D.B. Fatigue Damage Modeling Techniques for Textile Composites: Review and Comparison with Unidirectional Composite Modeling Techniques / R.D.B. Sevenois, W. van Paepegem // Applied Mechanics Reviews. - 2015. - № 67, iss. 2. - Р. 020802.
18. Kulkarni, P.V. Fatigue life prediction and modal analysis of carbon fiber reinforced composites / P.V. Kulkarni, P.J. Sawant, V.V. Kulkarni // Advances in Materials and Processing Technologies. - 2018. -Vol. 4, iss. 4. - P. 651-659.
19. Wang, Y. A Finite Element and Experimental Analysis of Composite T-Joints Used in Wind Turbine Blades / Y. Wang, C. Soutis // Applied Composite Materials. - 2018. - Vol. 25. - P. 953-964.
20. Testing and analysis of a highly loaded composite flange [Электронный ресурс] / N.E. Jansson, A. Lutz, M. Wolfahrt, A. Sjunnesson // ECCM13: 13th European Conference on Composite Materials. - Stockholm, 2008. - 8 p. - URL: http://www.escm.eu.org/docs/eccm13/2620.pdf (дата обращения: 02.12.2023).
21. Расчет НДС и оценка прочности композитного фланца стеклопластикового кожуха авиационного газотурбинного двигателя / А.Н. Аношкин, М.В. Рудаков, И.С. Страумит, Е.Н. Шустова // Вестник Уфим. гос. авиац. техн. ун-та. - 2011. - Т. 15, № 1 (41). - С. 67-75.
22. Расчет напряженно-деформированного состояния фланца из полимерных композиционных материалов с дефектом в виде расслоения / А.Н. Аношкин, Д.И. Федоровцев, П.В. Писарев, В.М. Осокин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. - 2015. - № 43. - С. 116-130.
23. The study of the dissipation heat flow and the acoustic emission during the fatigue crack propagation in the metal / A.N. Vshivkov, Yu.A. Iziumova, I.A. Panteleev, A.E. Prokhorov, O.A. Plekhov, A.V. Ilinykh, V.E. Wildemann // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2017. - Р. 012012.
24. Прогнозирование саморазогрева стеклопластика при циклическом изгибе / А.В. Игнатова, А.В. Безмельницын, Н.А. Оливенко, О.А. Кудрявцев, С.Б. Сапожников, А.Д. Шавшина // Механика композитных материалов.- 2022. - Т. 58, № 6. - С. 1125-1144.
25. La Rosa, G. Thermographic methodology for rapid determination of the fatigue limit of materials and mechanical components / G. La Rosa, A. Risitano // International Journal of Fatigue. - 2000. - № 22. -P. 65-73.
26. Investigation of self-heating and life prediction in CFRP laminates under cyclic shear loading condition based on the infrared thermographic data / J. Huang, C. Garnier, M.-L. Pastor, X.J. Gong // International Journal of Fatigue. - 2019. - № 120. - P. 87-95.
27. Соломонов, Д.Г. Выбор конструктивно-подобных элементов для испытаний на усталость авиационных конструкций из полимерных композиционных материалов / Д.Г. Соломонов, М.Ш. Нихамкин, А.В. Торопицина // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. - 2022. - № 69. - С. 62-70. DOI: 10.15593/2224-9982/2022.69.07
28. Экспериментальное исследование закономерностей усталостного разрушения толстых стержней из слоистого углепластика / А.А. Балакирев, И.Л. Гладкий, Г.В. Мехоношин, А.Д. Куракин, М.Ш. Нихамкин, Н.А. Саженков, С.В. Семенов, Д.Г. Соломонов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. - 2023. - № 72. - С. 111-124. DOI: 10.15593/2224-9982/2023.72.09
References
1. A. Kelly. Inzhenernyy triumf uglevolokon [The Engineering Triumph of Carbon fibre]. Kompozity i nanostruktury, 2009, № 1, pp. 38-49.
2. Kablov E.N. VIAM: materialy novogo pokoleniya dlya PD-14 [VIAM: new generation materials for PD-14]. Krylya Rodiny, 2019, № 7-8, pp. 54-58.
3. Inozemtsev A.A., Nikhamkin M.Sh., Sandratskiy V.L. Osnovy konstruirovaniya aviatsionnykh dviga-teley i energeticheskikh ustanovok. t.2 [Fundamentals of designing aircraft engines and power plants. Vol. 2]. Moscow, Mashinostroyeniye, 2008, 368 p.
4. Kolobkov A.S.Polimernyye kompozitsionnyye materialy dlya razlichnykh konstruktsiy aviatsionnoy tekhniki (obzor) [Polymer composite materials for various designs of aviation equipment (review)]. Trudy VIAM, № 6-7 (89), 2020, pp.38-44. doi: 10.18577/2307-6046-2020-0-67-38-44
5. Karimbayev T.D., Luppov A.A., Afanasyev D.V. Rabochiye lopatkiventilyatorov iz Ugleplastika dlya perspektivnykh dvigateley. Dostizheniya i problemy [Fan blades made of carbon fiber for advanced engines. Achievements and challenges]. Dvigatel, 2011, № 6 (78), pp. 2-7 22
6. Grinev M.A., Anoshkin A.N., Pisarev P.V., Zuyko V.Yu., Shipunov G.S. Stress-strain analysis and strength prediction of composite outlet guide vane for aircraft jet engine. PNRPU Mechanics Bulletin, 2015, № 4, pp. 293-307
7. Guseinov K., Kudryavtsev O.A., Sapozhnikov S.B. Effectiveness of 2-D and 3-D modelling of dovetail joint of composite fan blade for choosing rational reinforcement schemes // PNRPU mechanics bulletin/ 2021. № 1. С.5-11.
8. Nikhamkin M.Sh., Solomonov D.G. Change of the elastic characteristics of a fiber-reinforced laminate as a result of progressive fatigue damage Solid State Phenomena. 2021. V. 316. P. 955-960.
9. Nikhamkin M.S., Solomonov D.G., Voronkov A.A. Experimental study of fatigue damage accumulation in laminated carbon reinforced fiber plastics // Journal of Physics: Conference Series 22. "XXII Winter School on Continuous Media Mechanics, WSCMM 2021" 2021. P. 012040.
10. Nikhamkin M.SH., Solomonov D.G., Zilbershmidt V.V. Identification of elastic parameters of composite using experimental data on modal characteristics of samples. PNRPU Mechanics Bulletin, 2019, № 1, pp. 108-120.
11. Nikhamkin M.S., Solomonov D.G. Degradation of elastic characteristics of the CFRP used in the design of a gas turbine engine as a result of high-cycle fatigue damage // Journal of Physics: Conference Series. Сер. "International Conference on Aviation Motors, ICAM 2020" 2021. С. 012033
12. Strizhius V.E. Nekotoryye zakonomernosti ustalostnogo razrusheniya elementov kompozitnykh avia-konstruktsiy [Some patterns of fatigue failure of elements of composite aircraft structures]. Kompozity i nanos-truktury, Vol. 8 (2016), № 4, pp. 265-271.
13. Karimbayev T.D. Otsenka ustalostnoy dolgovechnosti izdeliy iz kompozitsionnykh materialov [Estimation of fatigue life of products from composite materials]. Aviatsionnyye dvigateli, no. 4 (9), 2020, pp. 75-93.
14. Alam P, Mamalis D, Robert C., Floreani C., Bradaigh C.M. O. The fatigue of carbon fibre reinforced plastics - a review // Composites Part B.V.166 (2019). P.555-579.
15. Degrieck J., Van Paepegem W. Fatigue Damage Modelling of Fibre-Reinforced Composite Materials: Review // Applied Mechanics Reviews, 54 (2001). Iss.4. P.279-300.
16. Sevenois R.D. B., Van Paepegem W. Fatigue Damage Modeling Techniques for Textile Composites: Review and Comparison with Unidirectional Composite Modeling Techniques // Applied Mechanics Reviews, 67, (2015). Iss.2. 020802.
18. Kulkarni P.V., Sawant P.J., Kulkarni V.V. Fatigue life prediction and modal analysis of carbon fiber reinforced composites. Advances in Materials and Processing Technologies Volume 4, 2018 - Issue 4. Pp. 651-659.
19. Wang Y., Soutis C. A Finite Element and Experimental Analysis of Composite T-Joints Used in Wind Turbine Blades // Applied Composite Materials. V.25 (2018). P.953-964
20. Jansson N.E., Lutz A., Wolfahrt M., Sjunnesson A. Testing and analysis of a highly loaded composite flange // ECCM13: 13th European Conference on Composite Materials. - Stockholm, 2008. 8p. http://www. escm.eu.org/docs/eccm13/2620.pdf
21. Anoshkin A.N., Rudakov M.V., Straumit I.S., Shustova YE.N. Raschet NDS i otsenka prochnosti kompozitnogo flantsa stekloplastikovogo kozhukha aviatsionnogo gazoturbinnogo dvigatelya [Calculation of stress-strain state and assessment of the strength of the composite flange of the fiberglass casing of an aircraft gas turbine engine]. Vestnik UGATU, 2011, vol. 15, № 1 (41), pp. 67-75.
22. A.N. Anoshkin, D.I. Fedorovtcev, P.V. Pisarev, V.M. Osokin. Raschet napryazhenno-deformiro-vannogo sostoyaniya flantsa iz polimernykh kompozitsionnykh materialov s defektom v vide rassloyeniya [Calculation of stress-strain state of the flange made of polymer composites with a defect in the form of delamina-tion]. PNRPU Aerospace Engineering Bulletin, 2015, № 43, pp. 116-130.
23. Vshivkov A.N., Yu Iziumova A., Panteleev I.A., Prokhorov A.E., Plekhov O.A., Ilinykh A.V., Wildemann V.E. The study of the dissipation heat flow and the acoustic emission during the fatigue crack propagation in the metal // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017. С. 012012.
24. Ignatova A.V., Bezmel'nicyn A.V., Olivenko N.A., Kudryavcev O.A.,.Capozhnikov S. B, SHavshina A.D. Prognozirovanie samorazogreva stekloplastika pri ciklicheskom izgibe // Mekhanika kompozitnyh materialov. -2022. - T. 58, № 6. - S. 1125-1144
25. La Rosa G., Risitano A. Thermographic methodology for rapid determination of the fatigue limit of materials and mechanical components // International Journal of Fatigue 22 (2000) pp. 65-73.
26. Huang J., Garnier C., Pastor M.-L., Gong X.J. Investigation of self-heating and life prediction in CFRP laminates under cyclic shear loading condition based on the infrared thermographic data // International Journal of Fatigue 120 (2019), pp. 87-95.
27. Solomonov, D.G. Vybor konstruktivno-podobnyh elementov dlya ispytanij na ustalost' aviacionnyh konstrukcij iz polimernyh kompozicionnyh materialov / D.G. Solomonov, M.SH. Nihamkin, A.V. Toropicina // Vestnik Permskogo nacional'nogo issledovatel'skogo politekhnicheskogo universiteta. Aerokosmicheskaya tekhnika. - 2022. - № 69. - S. 62-70.
28. Balakirev, A.A. Eksperimental'noe issledovanie zakonomernostej ustalostnogo razrusheniya tolstyh sterzhnej iz sloistogo ugleplastika / A.A. Balakirev, I.L. Gladkij, G.V. Mekhonoshin, A.D. Kurakin, M.SH. Nihamkin, N.A. Sazhenkov, S.V. Semenov, D.G. Solomonov // Vestnik Permskogo nacional'nogo issledovatel'skogo politekhnicheskogo universiteta. Aerokosmicheskaya tekhnika. - 2023. - № 72. - S. 111-124.
Сведения об авторах
Соломонов Данил Глебович (Пермь, Российская Федерация) - аспирант кафедры «Авиационные двигатели», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Пермь, 614990, Комсомольский пр., 29, e-mail: solomonov1198@yandex.ru).
Нихамкин Михаил Шмерович (Пермь, Российская Федерация) - доктор технических наук, профессор кафедры «Авиационные двигатели», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Пермь, 614990, Комсомольский пр., 29, e-mail: Nikhamkin@mail.ru).
Семенов Сергей Валерьевич (Пермь, Российская Федерация) - старший преподаватель кафедры «Авиационные двигатели», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Пермь, 614990, Комсомольский пр., 29, e-mail: sergey.semyonov@mail.ru).
Торопицина Анна Владимировна (Пермь, Российская Федерация) - заместитель начальника отдела, ОДК-Авиадвигатель (Пермь, 614000, Комсомольский пр., 93, e-mail: toropitcina@avid.ru).
About the authors
Danil G. Solomonov (Perm, Russian Federation) - PhD Student, Department of Aviation Engines, Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky аv., 614990, Perm, e-mail: solomonov1198@yandex.ru).
Mikhail Sh. Nikhamkin (Perm, Russian Federation) - Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of Aviation Engines, Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky av., 614990, Perm, e-mail: Nikhamkin@mail.ru).
Sergey V. Semenov (Perm, Russian Federation) - Senior Lecturer, Department of Aircraft Engines, Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky av., 614990, Perm, e-mail: sergey.semyonov@mail.ru).
Anna V. Toropitsina (Perm, Russian Federation) - Deputy Head of Department, UEC-Aviadvigatel (93, Komsomolsky av., 614000, Perm, e-mail: toropitcina@avid.ru).
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Вклад авторов. Все авторы сделали равный вклад в подготовку публикации.
Поступила: 22.01.2024
Одобрена: 27.01.2024
Принята к публикации: 18.03.2024
Просьба ссылаться на эту статью в русскоязычных источниках следующим образом: Тепловое состояние композитных образцов с ребрами жесткости при высокочастотном циклическом нагружении / Д.Г. Соломонов, М.Ш. Нихамкин, С.В. Семенов, А.В. Торопицина // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. - 2024. - № 76. - С. 41-50. DOI: 10.15593/2224-9982/2024.76.04
Please cite this article in English as: Solomonov D.G., Nikhamkin M.Sh., Semenov S.V., Toropitsina A.V. Some patterns of thermal behavior of stiffeners made of polymer composite materials under cyclic loading. PNRPUAerospace Engineering Bulletin, 2024, no. 76, pp. 41-50. DOI: 10.15593/2224-9982/2024.76.04
