Аналіз несучої здатності клейового з'єднання стільникового заповнювача з обшивками при адресному нанесенні клею на торці стільників

Автор(и)

  • Andrii Kondratiev Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова вул. Маршала Бажанова, 17, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-8101-1961
  • Oksana Prontsevych Державне підприємство «Конструкторське бюро «Південне» ім. М. К. Янгеля» вул. Криворіжська, 3, м. Дніпро, Україна, 49008, Україна https://orcid.org/0000-0002-2013-2620

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.208940

Ключові слова:

сендвічеві конструкції, стільниковий заповнювач, несуча здатність, клейове з'єднання, клей-розплав, адресне нанесення, галтель

Анотація

Зниження поверхневої маси клею є одним з найважливіших засобів підвищення досконалості стільникових конструкцій. Однією з перспективних технологій при цьому є адресне нанесення клею на торці стільників. Ця технологія виключає пасивну масу клею, що заповнює міжчарункову поверхню, яка не бере участь в забезпеченні несучої здатності клейового з'єднання. Однак зменшення наносу клею призводить і до зниження несучої здатності виробу. Тому необхідні надійні розрахункові методи визначення несучої здатності таких конструкцій за умов відриву обшивок, які передують експериментальним випробуванням.
Робота присвячена встановленню механізму руйнування стільникових конструкцій при трансверсальному навантаженні в залежності від їх параметрів і факторів технологічного процесу адресного склеювання. Розроблено метод аналізу несучої здатності клейового з'єднання стільникового заповнювача з несучими обшивками при адресному нанесенні клею на торці стільників. Метод дозволяє прогнозувати характер їх руйнування в залежності від відносної глибину проникнення торців граней стільникового заповнювача в клей-розплав. Синтезовано модифіковану математичну модель клейової галтелі, що враховує різнорідність склеюваних матеріалів та наявність зазору між торцями граней стільників і несучою обшивкою. Методом скінченних елементів отримано досить складний характер розподілу напружень в зоні перерізу клейової галтелі. Робиться практичний висновок, що склеювання сендвічевих конструкцій розглянутого типу необхідно проводити при температурі і тиску, які забезпечують відносну глибину проникнення торців стільників в клей більше ніж 50 %. Такі технологічні параметри на сучасному рівні виробництва стільникових виробів дозволять в результаті підвищити їх вагову досконалість та досягти певної економії енергетичних ресурсів, що витрачаються в процесі збирання-склеювання конструкцій розглянутого типу

Біографії авторів

Andrii Kondratiev, Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова вул. Маршала Бажанова, 17, м. Харків, Україна, 61002

Доктор технічних наук, професор

Кафедра технології будівельного виробництва і будівельних матеріалів

Oksana Prontsevych, Державне підприємство «Конструкторське бюро «Південне» ім. М. К. Янгеля» вул. Криворіжська, 3, м. Дніпро, Україна, 49008

Кандидат технічних наук, провідний науковий співробітник

Відділ фізико-хімічних методів контролю матеріалів і елементів конструкцій

Посилання

  1. Nunes, J. P., Silva, J. F. (2016). Sandwiched composites in aerospace engineering. Advanced Composite Materials for Aerospace Engineering, 129–174. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-08-100037-3.00005-5
  2. Slyvynskyi, V., Gajdachuk, V. Е., Kyrychenko, V. V., Kondratjev, А. V. (2011). Basic parameters’ optimization concept for composite nose fairings of launchers. 62nd International Astronautical Congress, IAC 2011. Vol. 9. Cape Town, 5701–5710.
  3. Fomin, O., Lovska, A., Kulbovskyi, I., Holub, H., Kozarchuk, I., Kharuta, V. (2019). Determining the dynamic loading on a semi-wagon when fixing it with a viscous coupling to a ferry deck. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (7 (98)), 6–12. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.160456
  4. Gaidachuk, V. E., Kondratiev, A. V., Chesnokov, A. V. (2017). Changes in the Thermal and Dimensional Stability of the Structure of a Polymer Composite After Carbonization. Mechanics of Composite Materials, 52 (6), 799–806. doi: https://doi.org/10.1007/s11029-017-9631-6
  5. Slyvynskyi, V. I., Sanin, А. F., Kharchenko, М. Е., Kondratyev, А. V. (2014). Thermally and dimensionally stable structures of carbon-carbon laminated composites for space applications. 65th International Astronautical Congress. Vol. 8. Toronto, Canada, 5739–5751.
  6. Fomin, O., Logvinenko, O., Burlutsky, O., Rybin, A. (2018). Scientific Substantiation of Thermal Leveling for Deformations in the Car Structure. International Journal of Engineering & Technology, 7 (4.3), 125. doi: https://doi.org/10.14419/ijet.v7i4.3.19721
  7. Astrom, B. T.; Virson, J. R. (Ed.) (1999). Sandwich Manufacturing: Past, Present and Future. Stockholm, 198.
  8. Panin, V. F., Gladkov, Yu. A. (1991). Konstruktsii s zapolnitelem. Moscow: Mashinostroenie, 272.
  9. Kondratiev, A., Gaidachuk, V. (2019). Weight-based optimization of sandwich shelled composite structures with a honeycomb filler. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (1 (97)), 24–33. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.154928
  10. Ivanov, A. A., Kashin, S. M., Semenov, V. I. (2000). Novoe pokolenie sotovyh zapolniteley dlya aviatsionno-kosmicheskoy tehniki. Moscow: Energoatomizdat, 436.
  11. Herrmann, A. S.; Virson, J. R. (Ed.) (1999). Design and Manufacture of Monolithic Sandwich Structures with Cellular Cares. Stockholm, 274.
  12. Slyvyns’kyy, V., Slyvyns’kyy, M., Gajdachuk, A., Gajdachuk, V., Melnikov, S., Slyvynska, N., Kirichenko, V. (2007). Technological possibilities for increasing quality of honeycomb cores used in aerospace engineering. 58th International Astronautical Congress 2007 Hyderabad.
  13. Kondratiev, A., Prontsevych, O. (2018). Stabilization of physical-mechanical characteristics of honeycomb filler based on the adjustment of technological techniques for its fabrication. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (1 (95)), 71–77. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.143674
  14. Slyvyns’kyy, V. I., Gajdachuk, V. E., Gajdachuk, A. V., Slyvyns’ka, N. E. (2005). Weight optimization of honeycomb structures for space applications. 56th International Astronautical Congress of the International Astronautical Federation, the International Academy of Astronautics, and the International Institute of Space Law. doi: https://doi.org/10.2514/6.iac-05-c2.3.07
  15. Slyvyns’kyy, V., Slyvyns’kyy, M., Polyakov, N., Gajdachuk, A., Gajdachuk, V., Kirichenko, V. (2008). Scientific fundamentals of efficient adhesive joint in honeycomb structures for aerospace applications. 59th International Astronautical Congress 2008.
  16. Slivinsky, M., Slivinsky, V., Gajdachuk, V., Gajdachuk, A., Kirichenko, V. (2004). New Possibilities of Creating Efficient Honeycomb Structures for Rockets and Spacrafts. 55th International Astronautical Congress of the International Astronautical Federation, the International Academy of Astronautics, and the International Institute of Space Law. doi: https://doi.org/10.2514/6.iac-04-i.3.a.10
  17. Huang, S.-J., Lin, H.-L., Liu, H.-W. (2007). Electronic speckle pattern interferometry applied to the displacement measurement of sandwich plates with two “fully potted” inserts. Composite Structures, 79 (2), 157–162. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2005.07.008
  18. Shah, V. (2006). Handbook of Plastics Testing and Failure Analysis. John Wiley & Sons. doi: https://doi.org/10.1002/0470100427
  19. Rion, J., Leterrier, Y., Månson, J.-A. E. (2008). Prediction of the adhesive fillet size for skin to honeycomb core bonding in ultra-light sandwich structures. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 39 (9), 1547–1555. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2008.05.022
  20. D’Ottavio, M., Dozio, L., Vescovini, R., Polit, O. (2016). Bending analysis of composite laminated and sandwich structures using sublaminate variable-kinematic Ritz models. Composite Structures, 155, 45–62. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2016.07.036
  21. An, H., Chen, S., Huang, H. (2016). Optimal design of composite sandwich structures by considering multiple structure cases. Composite Structures, 152, 676–686. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2016.05.066
  22. Huang, S. J., Chiu, L. W. (2008). Modeling of Structural Sandwich Plates with 'Through-the-Thickness' Inserts: Five-Layer Theory. Computer Modeling in Engineering and Sciences, 34 (1), 1–32. doi: https://doi.org/10.3970/cmes.2008.034.001
  23. Huang, S.-J. (2002). Mathematical modeling of the stress-strain state of adhesive layers in sandwich structures. Mechanics of Composite Materials, 38 (2), 103–120. doi: https://doi.org/10.1023/A:1014925325217
  24. Ogurek, O. N., Starikov, L. M., Bondar', V. G. (1977). O vybore parametrov kleya dlya sotovyh konstruktsiy. Voprosy optimizatsii tonkostennyh silovyh konstruktsiy, 3, 73–79.
  25. Gajdachuk, V. Е., Karpikova, О. А., Kyrychenko, V. V., Kondratyev, А. V. (2012). Dependence of carrying capacity of cellular structures at transversally break from gluing technology cladding with filler. Aviatsionno-kosmicheskaya tehnika i tehnologiya, 2 (89), 5–17.
  26. Kondratiev, A., Gaidachuk, V., Nabokina, T., Tsaritsynskyi, A. (2020). New Possibilities of Creating the Efficient Dimensionally Stable Composite Honeycomb Structures for Space Applications. Advances in Intelligent Systems and Computing, 45–59. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-37618-5_5
  27. Aronovvich, D. A., Varlamov, V. P., Voytovich, V. A., Gladkih, S. N., Kalinchev, V. A., Malysheva, G. V. et. al.; Malysheva, G. V. (Ed.) (2005). Skleivanie v mashinostroenii. Moscow: Nauka i tehnologiya, 544.
  28. Beer, F. P. (2009). Mechanics of materials. McGraw-Hill, 790.
  29. Sypeck, D. J. (2005). Wrought aluminum truss core sandwich structures. Metallurgical and Materials Transactions B, 36 (1), 125–131. doi: https://doi.org/10.1007/s11663-005-0012-5
  30. Aluminum Foil for Sandwich Construction. Aerospace Material Specification AMSA 81596A doi: https://doi.org/10.4271/amsa81596a
  31. Roy, R., Park, S.-J., Kweon, J.-H., Choi, J.-H. (2014). Characterization of Nomex honeycomb core constituent material mechanical properties. Composite Structures, 117, 255–266. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2014.06.033
  32. Kondratiev, A., Slivinsky, M. (2018). Method for determining the thickness of a binder layer at its non-uniform mass transfer inside the channel of a honeycomb filler made from polymeric paper. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (5 (96)), 42–48. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.150387
  33. Mackerle, J. (2002). Finite element analyses of sandwich structures: a bibliography (1980–2001). Engineering Computations, 19 (2), 206–245. doi: https://doi.org/10.1108/02644400210419067

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-08-31

Як цитувати

Kondratiev, A., & Prontsevych, O. (2020). Аналіз несучої здатності клейового з’єднання стільникового заповнювача з обшивками при адресному нанесенні клею на торці стільників. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(7 (106), 24–32. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.208940

Номер

Том 4 № 7 (106) (2020): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Andrii Kondratiev, Oksana Prontsevych

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.