Напряженно-деформированное состояние несимметричной трехслойной балки

Введение. Трехслойная конструкция, имея небольшой вес, обладает достаточной жесткостью и прочностью для восприятия разных силовых и физических воздействий как статического, так и динамического характера. Комбинируя материалы и толщины несущих слоев и заполнителя можно добиться нужных физико-механических свойств трехслойной конструкции. В этой связи данной работе рассматривается напряженно-деформированное состояние трехслойной балки с различной толщиной несущих слоев и высотой заполнителя. 

Материал и методы. Изложен расчет трехслойной балки по известной теории расчета. В качестве примера рассматривалась трехслойная балка длиной 70 см, ее ширина менялась в зависимости от размера грани шестигранной ячейки заполнителя. Толщина несущих слоев варьировалась от 1 до 1,5 мм, толщина заполнителя — от 0,12 до 0,30 мм. Несущие слои изготавливались из алюминия АМГ2-Н, а сотовый шестигранный заполнитель — из сплава алюминия Д16-АТ. 

Результаты исследования. На основании полученных данных были построены графики зависимости изменения напряжений и деформаций (прогибов) от распределенной нагрузки для каждого испытанного образца. Графические зависимости приведены для симметричной и несимметричной трехслойной балки. 

Обсуждение и заключение. Полученные теоретические данные по деформациям (прогибам) и напряжениям позволили определить эффективную комбинацию несущих слоев, при которой трехслойная балка становится эффективной. На основе анализа этих данных были сделаны выводы, характеризующие повышения эффективности трехслойной балки. 

1. Кобелев В.Н., Коварский Л.М., Тимофеев С.И. Расчет трехслойных конструкций. Москва: Машиностроение; 1984. 304 с.

2. Двоеглазов И.В., Халиулин В.И. К вопросу проведения экспериментальных исследований прочности складчатых заполнителей типа z-гофр на поперечное сжатие. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королева (национального исследовательского университета). 2012;11(5–2):275–280. https://doi.org/10.18287/2541-7533-2012-0-5-2(36)-275-281

3. Иванов А.А., Гофин М.Я. Механика сотовых заполнителей. Москва: Московский лесотехнический институт; 1989. 315 с.

4. Ильдияров Е.В. Экспериментально-теоретические исследования напряженно-деформированного состояния трехслойной кровельной панели с ортотропным средним слоем. Строительная механика и расчет сооружений. 2011;(6):11–15.

5. Панин В.Ф., Гладков Ю.А. Конструкции с заполнителем. Москва: Машиностроение; 1991. С. 15–60.

6. Паймушин В.Н. Теория устойчивости трехслойных пластин и оболочек (этапы развития, современное состояние и направления дальнейших исследований). Известия РАН, Механика твердого тела. 2001;(2):148–162. URL: https://mtt.ipmnet.ru/ru/Issues/2001/2/148 (дата обращения: 04.09.2023).

7. Вишталов Р.И., Муселемов Х.М., Устарханов О.М. Определение приведенных характеристик сотовых заполнителей различных форм. Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2016;42(3):155–166. https://doi.org/10.21822/2073-6185-2016-42-3-155-166

8. Устарханов О.М., Алибеков М.С., Устарханов Т.О. Экспериментальное исследование прочности конического заполнителя для трехслойных конструкций. Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2014;(9):54–59. https://doi.org/10.18698/0536-1044-2014-9-54-59

9. Устарханов О.М., Муселемов Х.М., Устарханов Т.О. Экспериментальные исследования трехслойных балок с пирамидальным дискретным заполнителем. Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2016;(2):59–64. https://doi.org/10.18698/0536-1044-2016-2-59-64

10. Устарханов О.М., Кобелев В.Н., Кобелев В.В., Абросимов Н.А. Анализ экспериментального исследования трехслойных балок с металлическим сотовым заполнителем и композиционными несущими слоями. В: Сборник Международной научно-технической конференции «Современные научно-технические проблемы гражданской авиации». Москва: МГТУГА; 1999. С. 32–33.