СТІЙКІСТЬ СТІНКИ ПІДКОСУ ПІД ДІЄЮ ПОВЗДОВЖНЬОГО РОЗТЯГУ, ПОПЕРЕЧНОГО СТИСКУ ТА ЗСУВУ
DOI:
https://doi.org/10.46299/j.isjea.20260505.04Keywords:
крило надвеликого подовження, підкіс, пластина, комбіноване навантаження, стійкістьAbstract
Перспективні літаки схеми Transonic Truss-Braced Wing (TTBW) із крилом надвеликого подовження дозволяють суттєво підвищити аеродинамічну ефективність та знизити витрати палива. Одним із ключових елементів таких конструкцій є підкіс крила, тонкостінні стінки якого працюють у складному напруженому стані під дією поздовжнього розтягу, поперечного стиску та зсуву. Існуючі методики розрахунку переважно орієнтовані на випадки стиску та зсуву і не дозволяють повною мірою врахувати стабілізуючий вплив поздовжнього розтягу на втрату стійкості. Метою роботи є дослідження стійкості тонкостінної стінки підкосу при одночасній дії поздовжнього розтягу, поперечного стиску та зсуву, а також визначення закономірностей зміни критичних параметрів втрати стійкості залежно від геометрії пластини та співвідношення зовнішніх навантажень. Дослідження виконано на основі класичної теорії тонких пластин. Прогин пластини представлено у вигляді подвійного тригонометричного ряду, після чого задача зведена до спектральної задачі визначення власних значень матриці взаємодії гармонік. Для чисельного розв’язання розроблено алгоритм у середовищі VBA для Microsoft Excel, який реалізує метод Якобі для визначення спектра власних значень та критичних коефіцієнтів зсувної стійкості. Виконана верифікація показала повний збіг результатів із відомими класичними рішеннями для випадку одновісного стиску та зсуву. Встановлено, що поздовжній розтяг підвищує критичні зсувні напруження та чинить стабілізуючий вплив на пластину. При цьому залежність між рівнем розтягу та критичним коефіцієнтом втрати стійкості має нелінійний характер. Також показано, що зі збільшенням поперечного стиску ефективність стабілізуючого впливу розтягу зменшується. Проведене дослідження збіжності підтвердило високу точність запропонованого підходу та можливість його практичного застосування в інженерних розрахунках. Отримані результати можуть бути використані при проектуванні підкосів перспективних літаків із крилом надвеликого подовження та інших тонкостінних елементів авіаційних конструкцій, які працюють в умовах комбінованого навантаження.References
Stamatelos, D. G., & Labeas, G. N. (2023). Buckling analysis of laminated stiffened plates with material anisotropy using the rayleigh–ritz approach. Computation, 11(6), 110. https://doi.org/10.3390/computation11060110
Hassanein, M., Shao, Y., & Zhou, M. (2022). Shear buckling behavior. У Behavior and design of trapezoidally corrugated web girders for bridge construction (с. 41–94). Elsevier. https://doi.org/10.1016/b978-0-323-88437-2.00004-6
Wang, K., Wan, F., Luo, L., Cao, P., Han, L., & Jin, P. (2023). Buckling enhancement analysis of auxetic laminated rectangular plate under uniaxial compression. Applied Sciences, 13(10), 6244. https://doi.org/10.3390/app13106244
Kubiak, T., Borkowski, L., & Perlikowski, P. (2023). Some aspects of dynamic buckling and dynamic response of thin plate under in-plane compression. Thin-Walled Structures, 182, 110294. https://doi.org/10.1016/j.tws.2022.110294
Ma, H., Jiao, P., Li, H., Cheng, Z., & Chen, Z. (2023). Buckling analyses of thin-walled cylindrical shells subjected to multi-region localized axial compression: Experimental and numerical study. Thin-Walled Structures, 183, 110330. https://doi.org/10.1016/j.tws.2022.110330
Falkowicz, K., Wysmulski, P., & Debski, H. (2023). Buckling analysis of laminated plates with asymmetric layup by approximation method. Materials, 16(14), 4948. https://doi.org/10.3390/ma16144948
Maleki, A. T., Parviz, H., Khatibi, A. A., & Zakeri, M. (2023). Probabilistic stability of uncertain composite plates and stochastic irregularity in their buckling mode shapes: A semi-analytical non-intrusive approach. Frontiers of Structural and Civil Engineering. https://doi.org/10.1007/s11709-022-0888-z
Chen, Q., & Qiao, P. (2015). Shear buckling of rotationally-restrained composite laminated plates. Thin-Walled Structures, 94, 147–154. https://doi.org/10.1016/j.tws.2015.04.006
York, C. B., & de Almeida, S. F. M. (2018). Effect of bending-twisting coupling on the compression and shear buckling strength of infinitely long plates. Composite Structures, 184, 18–29. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.09.085
Bedair, O. K. (1997). Influence of in-plane restraint on the buckling behaviour of plates under uniform compression, shear and in-plane bending. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 148(1-2), 1–10. https://doi.org/10.1016/s0045-7825(97)00035-2
Sherbourne, A. N., & Pandey, M. D. (1992). Effects of in-plane restraints on the stability of laminated composite plates. Composite Structures, 20(2), 73–81. https://doi.org/10.1016/0263-8223(92)90063-i
Papazoglou, V. J., Tsouvalis, N. G., & Kyriakopoulos, G. D. (1992). Buckling of unsymmetric laminates under linearly varying, biaxial in-plane loads, combined with shear. Composite Structures, 20(3), 155–163. https://doi.org/10.1016/0263-8223(92)90022-5
Nemeth, M. P. (1992). Buckling of symmetrically laminated plates with compression, shear, and in-plane bending. AIAA Journal, 30(12), 2959–2965. https://doi.org/10.2514/3.11643
Cagdas, I. U., & Adali, S. (2011). Buckling of cross-ply laminates subject to linearly varying compressive loads and in-plane boundary restraints. Journal of Thermoplastic Composite Materials, 26(2), 193–215. https://doi.org/10.1177/0892705711420594
Pandey, R., Upadhyay, A. K., & Shukla, K. K. (2010). Hygrothermoelastic postbuckling response of laminated composite plates. Journal of Aerospace Engineering, 23(1), 1–13. https://doi.org/10.1061/(asce)0893-1321(2010)23:1(1)
Pelykh, V., & Andryushchenko, V. (2024). Determination of the features of integrated design of civil long-range aircraft with transonic truss-braced wing at the preliminary design stage. Technology Audit and Production Reserves, 1(1(75)), 35–42. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2024.298600
Gur, O., Bhatia, M., Mason, W. H., Schetz, J. A., Kapania, R. K., & Nam, T. (2011). Development of a framework for truss-braced wing conceptual MDO. Structural and Multidisciplinary Optimization, 44(2), 277–298. https://doi.org/10.1007/s00158-010-0612-9
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2026 Сергій Сергійович Савінов

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.




