Investigation of the stress–strain state of a composite blade in ANSYS WorkBench

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In this paper, the static strength of a UAV blade made of composite material was calculated. Composite materials have an advantage over traditional materials (metals and alloys) in the field of aviation – gain in weight, low sensitivity to damage, high rigidity, high mechanical characteristics. At the same time, the identification of vulnerabilities in a layered structure is a difficult task and in practice is solved with the help of destructive control. Composite materials available in the ANSYS materials library were used in the modeling: Epoxy Carbon Woven (230 Gpa) Prepreg woven carbon fiber in the form of a semi–finished prepreg impregnated with epoxy resin carbon fiber with Young's modulus E=230 GPa and Epoxy Carbon (230 Gpa) Prepreg is a unidirectional carbon fiber prepreg impregnated with epoxy resin with a Young's modulus E=230 GPa. Modern software products, such as ANSYS WorkBench, allow comprehensive investigation of the layered structure. Several variants of blade designs with different fillers as the median material were investigated. The forward and reverse destruction criteria based on the Tsai-Hill theory were used. The influence of gravity was not taken into account. It is shown that the developed blade design meets the requirements. Balsa wood, pine, aspen and polyurethane foam were chosen as the middle material of the blade. Pine and aspen wood were selected according to the criteria of their availability and having the lowest density. The materials library of the ANSYS WorkBench software package used does not have characteristics for all of them, so the characteristics of the selected materials (pines and aspens) were added manually. For modeling and calculations in the ANSYS WorkBench program, such characteristics as density, axial elastic modulus, Poisson's coefficients, shear modulus and tensile and compressive strength limits are required.

References

  1. Фэн, Г. Исследование статической прочности композитной лопасти вертолета / Г. Фэн, А. М. Думанский, А. Н. Русланцев // Деформирование и разрушение композиционных материалов и конструкций: Труды Второй международной конференции, Москва, 18–20 октября 2016 года. – С. 196-198. "em""/em"
  2. Сидоров, И. Н. Расчет напряженно-деформированного и предельного состояний композитной лопасти несущего винта вертолета при различных режимах полета с учетом повреждений в комлевом сечении / И. Н. Сидоров, А. В. Горелов, Е. И. Николаев // ХI Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики: сборник докладов, Казань, 20–24 августа 2015 года. – С. 3453-3457."em""/em""em""/em"
  3. Бурцев, Б. Н. Особенности напряженно-деформированного состояния комлевой части лопасти несущего винта / Б. Н. Бурцев, Н. П. Тютюнников // Механика композиционных материалов и конструкций. – 2012. – Т. 18, № 4. – С. 552-561."em""/em""em""/em"
  4. Глебов, И. Т. Физика древесины: учебное пособие. – Екатеринбург: УГЛТУ, 2018. – 80 с. "em""/em""em""/em"
  5. Первушин, Ю. С., Жернаков, В. С. Основы механики, проектирования и технологии изготовления изделий из слоистых композиционных материалов: учеб. пособие / Ю. С. Первушин, В. С. Жернаков; Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. Уфа. 2008. – 303 с."em""/em""em""/em"
  6. Хилл, Р. Теория механических свойств волокнистых композиционных материалов // Механика / Сб. переводов. 1966. № 2. С. 131-149."em""/em""em""/em"
  7. Механика конструкций из композиционных материалов. – Москва: Машиностроение, 1988. – 271 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).