Abstract

During the long-term aircraft operation, corrosion damage occurs on the aircraft structure. This leads to reducing of construction strength, rigidity and durability. Due to this corrosion damage removal and paintwork restoration are performed during the maintenance operation. During the corrosion damage removal not only corrosion products, but the material partially untouched by corrosion are removed as well. As a result, the cross-sectional area is reduced. This causes the increase of the stresses and decrease of the construction strength, rigidity and durability. However, it is impossible to refuse the removal of corrosion damage, but it is possible to optimize the stripping area parameters. The purpose of this paper is to solve the problem by applying mathematical modeling of the aircraft structures stress state by using open source software based on a finite element method (FEM). For preprocessing (creating geometry of the model, meshing) such software as FreeCAD, Gmsh, SALOME can be used, for processing (computation) – Code_Aster, which is included in SALOME-MECA software, for post processing (calculations visualization) can be used Post-Pro, which is also a part of SALOME-MECA software. Before the conducting computational experiments on the topic of this study the adequacy of the above mentioned software was checked. For this, the test problem of stress concentration in a plate with a circular hole – Kirsch task – was solved. At the same time, it was possible to achieve inaccuracy not exceeding 3%, due to this the adequacy of the selected software was considered as sufficient for conducting computational experiments in order to solve the problem. A technique of optimizing the removal of corrosion damage in aircraft structures was developed. It was demonstrated on a specific example of optimization of a plate corrosion damage stripping. After removal of the corrosion damage the minimum of the effective stresses was chosen as a criterion for optimality of the stripping area. In order to generalize the obtained results, the concept of the relative parameter of stripping was introduced which is the ratio of the stripping diameter to the depth of the corrosion damage. A number of computational experiments showed that there was an optimal value of the relative parameter of stripping, where a minimum of stresses acting in the plate after stripping was realized thus providing for the maximum possible durability of the structure after repair.

Highlights

  • During the long-term aircraft operation, corrosion damage occurs on the aircraft structure

  • This leads to reducing of construction strength, rigidity and durability

  • Due to this corrosion damage removal and paintwork restoration are performed during the maintenance operation

Read more

Summary

Научный Вестник МГТУ ГА Civil Aviation High Technologies

При этом удалось добиться погрешности, не превышающей 3 %, в связи с чем адекватность выбранного программного обеспечения была признана достаточной для проведения вычислительных экспериментов с целью решения поставленной задачи исследования. Была разработана методика оптимизации удаления коррозионных повреждений авиационных конструкций, которая продемонстрирована на конкретном примере оптимизации зачистки пластины от коррозионного повреждения. В качестве критерия оптимальности площади зачистки был выбран минимум действующих напряжений после удаления коррозионного повреждения. Что существует оптимальное значение относительного параметра зачистки, при котором реализуется минимум напряжений, действующих в пластине после зачистки, что обеспечивает максимально возможную долговечность конструкции после ремонта. Во-первых, при зачистке обычно удаляются не только продукты коррозии, но и нетронутый коррозией материал, что приводит к уменьшению площади поперечных сечений силовых элементов конструкции, а это, в свою очередь, ведет к росту действующих напряжений, что может стать причиной снижения ресурса конструкции. В связи с этим настоящая работа посвящена решению данной задачи с применением метода математического моделирования напряженного состояния авиационных конструкций

АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ
МЕТОДЫ И МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Коэффициент концентрации напряжений определяется по формуле ном x
Далее путем вычислительных экспериментов определялось влияние диаметра зачистки
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call