Исследование влияния технологических дефектов на формирование статистических полей напряжений
в композиционных материалах лопастей квадрокоптеров

Екатерина Дмитриевна Карташова, ассистент кафедры теоретической и прикладной механики и графики, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40) , katrina89@yandex.ru

Актуальность и цели. Совершенствование конструкций, расширение номенклатуры и увеличение объемов производства квадрокоптеров являются устойчивыми мировыми трендами. В конструкциях квадрокоптеров используются прогрессивные технические решения, новые материалы, современная микроэлектроника. В силовых элементах квадрокоптеров широкое применение находят композиционные материалы. Так, для производства лопастей используют полимерные слоистые композиционные материалы (ПСКМ). Использование новых материалов требует развития методов расчетов изделий из них. Целью работы является анализ влияния технологических дефектов на формирование статистических полей напряжений, результаты которого учитываются во время оптимизации при проектировании лопастей квадрокоптеров, изготавливаемых из ПСКМ. Материалы и методы. В качестве исследуемых выбраны ПСКМ, состоящие из тканевых слоев углеродных волокон. При разработке методики использованы методы механики композитов, методы механики деформируемого твердого тела, методы оптимального проектировании. Результаты. Подготовлена методика исследования влияния технологических дефектов на формирование статистических полей напряжений, результаты которого учитываются во время оптимизации при проектировании лопастей квадрокоптеров, изготавливаемых из ПСКМ. Содержание методики раскрывается на примере. Выводы. Уровень нагруженности лопасти квадрокоптера определяется величиной номинальных нагрузок, проектными значениями характеристик сопротивления композита деформированию
и их разбросом. Технологическими дефектами, оказывающими влияние на формирование статистических полей напряжений, являются отклонения толщины и массы, пористость, а также отклонение углов укладки тканевых слоев. В рамках методики проектирования основными решаемыми задачами являются анализ чувствительности и многокритериальная оптимизация, кроме того, необходимо провести оценку робастности.

Ключевые слова

полимерные слоистые композиционные материалы, тканый слой, лопасть, квадрокоптер, прочность, жесткость, оптимальное проектирование, математическая модель материала, напряженно-деформированное состояние

 Скачать статью в формате PDF

Для цитирования:

Карташова Е. Д. Исследование влияния технологических дефектов на формирование статистических полей напряжений в композиционных материалах  лопастей квадрокоптеров // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2023. № 3. С. 173–185. doi: 10.21685/2072-3059-2023-3-13