Разработка и верификация математической расчетной модели многослойного композита с учетом прогрессирующего разрушения для элементов конструкции самолета МС-21

В 2012 г. сотрудниками лаборатории "Вычислительная механика" (CompMechLab®) НИУ СПбГПУ была выполнена НИОКР для ОАО "Корпорация "Иркут" по теме "Разработка методик многоуровневых конечно-элементных расчетов прочности элементов конструкции самолета МС-21". В рамках темы был выполнен следующий этап работ: "Разработка и верификация математической расчетной модели многослойного композита с учетом прогрессирующего разрушения для элементов конструкции самолета МС-21".

К 2016 году ОАО "Корпорация "Иркут" совместно с ОКБ им. А. С. Яковлева планирует создать семейство ближне-среднемагистральных пассажирских самолетов МС-21, имеющих широкие эксплуатационные возможности и ориентированных на российский и мировой рынок гражданских воздушных судов. В ряду особенностей конструкции самолетов будет активное использование композиционных материалов.

 

​ Типичные образцы

 

Одной из ключевых задач в рамках расчета композитных элементов конструкции является разработка перспективной расчетной методики на основе современных средств компьютерного моделирования. Принципиально важным этапом в этой связи является корректный учет поведения композитного материала при высоких уровнях нагрузок, в том числе закритических, приводящих к потере их несущей способности и разрушению. Наиболее перспективным подходом при этом является применение современных моделей прогрессирующего разрушения.

В рамках проведенных работ по созданию методики расчета композитных панелей была разработана и внедрена математическая модель прогрессирующего разрушения. Проведены многовариантные верификационные конечно-элементные расчеты для серии испытательных образцов. Полученные численные результаты показали хорошее соответствие с данными эксперимента.

Оценка прочности композитного образца на разрушение при растяжении

Рассматривается композитный образец. 32 слоя с  укладкой. 
Используется 2 материала: стеклопластик и углепластик.
Используется разномодульный ортотропный материал слоя.

Накопление повреждаемости в матрице композитного образца	Диаграмма разрушения образца
​​