Details

В настоящее время наиболее эффективным конструкционным решением для винтов беспилотных летающих аппаратов является использование композиционных материалов [7]. К данным материалам предъявляются жёсткие требования по прочности, виброактивности и весовым характеристикам. Для улучшения изгибных свойств лопаток традиционно используются градиентные волокнистые композиты с внутренними полостями. Повышение эксплуатационных характеристик может быть достигнуто за счет использования нано-частиц (глобулярный углерод с содержанием фуллерена 0.025%). Особенностью исследования является экспериментальная проверка эффективных упругих свойств и их воспроизведение в рамках численного моделирования. Краевые задачи решались в трёхмерной постановке с использованием метода конечно-элементной гомогенизации в программном комплексе ANSYS. Получены верхние и нижние оценки эффективных упругих свойств (вилка Хилла). Получены результаты конечно-элементного моделирования трёхточечного изгиба композиционных образцов по стандарту ASTM D790. Результаты определения эффективных упругих свойств будут использованы для расчетов прочности, долговечности и виброактивности лопастей толкающих винтов беспилотных летательных аппаратов.

Currently, the most effective design solution for propellers of unmanned aerial vehicles is the use of composite materials [7]. Strict requirements are imposed on these materials in terms of strength, vibration activity and weight characteristics. To improve the flexural properties of the blades, graded fiber composites with internal cavities are traditionally used. An increase in performance can be achieved through the use of nanoparticles (globular carbon with a fullerene content of 0.025%). The purpose of this study is to experimentally verify the effective elastic properties and reproduce them in the framework of numerical simulation. Boundary value problems were solved in a three-dimensional formulation using the finite element homogenization method in the ANSYS software package. Upper and lower estimates of the effective elastic properties (Hill's fork) are obtained. The results of finite element modeling of three-point bending of composite samples according to the ISO 178 standard are obtained. The results of determining the effective elastic properties will be used to calculate the strength, durability and vibration activity of the pusher propeller blades of unmanned aerial vehicles.