Математическая модель облегченного щита с бумажным сотовым заполнителем, работающего на изгиб

Abstract

Разработана модель оценки эксплуатационных показателей облегченного щита по прочностным показателям его структурных элементов: растяжение-сжатие обшивок, устойчивость сотового заполнителя при сжатии (методика расчета напряжений и деформаций в облегченном щите при действии внешних нагрузок, позволяющая определять оптимальные параметры щита, обеспечивающие его необходимую прочность при минимальном весе). Установлены и описаны механизмы разрушения слоистых щитов: потеря устойчивости заполнителя в краевых зонах образцов от нормальных и сдвиговых деформаций. Выявлено, что величина поперечных деформаций сжатия не зависит от относительных размеров трехслойных щитов, а является функцией жесткости обшивок и упругости бумажного заполнителя на сжатие. Таким образом, использование компонентов с большими показателями жесткости приводит к уменьшению поперечных деформаций сжатия. Нормальные напряжения в обшивках облегченного щита при этом имеют существенный запас по предельным значениям (коэффициенты запаса по прочности для обшивки ≈ 4). При условии оптимального качества склейки определяющим фактором прочности щита является устойчивость заполнителя в краевых зонах. В статье изложены результаты сравнительного анализа экспериментальных и новых численных методов исследования конструкций. Рассмотрен пример компьютерного анализа прочности облегченного щита при статическом изгибе с применением метода конечных элементов. Исследования решают задачи совершенствования конструкции и процесса подготовки производства облегченных щитов с сотовым заполнителем на основе современных информационных технологий.