Серия «Машиностроение»

На основе анализа развития транспортных технических систем установлена устойчивая тенденция к применению в их конструкциях композиционных материалов. Также отмечена перспективность использования аддитивных технологий трехмерной печати для изготовления объектов сложной формы. При этом проанализирован метод избирательного локального упрочнения путем формирования топологических структур, конфигурация которых соответствует полям возникающих в процессе эксплуатации напряжений. Предме-том исследований явилась прочность образцов из композиционного материала. Цель исследований– экспериментальное обоснование возможности повышения прочности объек-тов аддитивного производства из термопластичных материалов путем их армирования топологическими композиционными структурами и СВЧ модифицирования. Выполнены
исследования на стойкость к растягивающим нагрузкам трехмерных объектов с ослаблен-ными сечениями, сформированных при помощи аддитивной технологииFDM. Согласно принятой методике выполняли определение конфигурации полей напряжений в композиционном материале на компьютерной твердотельной модели, изготавливали образцы с по-лостью, полученной путем моделирования конфигурации методом трехмерной печати, за-полняли полость композитом с углеродными волокнами. Часть полученных образцов под-вергали воздействию СВЧ электромагнитного поля. Проводили испытания на растяжение.
Выявлено, что армирование образца из термопластичного материалаABS композицион-ным материалом, содержащим углеродные волокна, существенно повышает величину раз-рывного усилия, при этом наибольший эффект(повышение разрывного усилия в1,5 раза) достигается при распределении армирующего материала в соответствии с прогнозируе-мыми полями эксплуатационных напряжений. Дополнительная обработка армированного
образца в СВЧ электромагнитном поле частотой2450 МГц в течение10 с приводит к увеличению разрывного усилия по сравнению с контрольным в1,74 раза, а модуля упругости– в 3,5 раза. Результаты могут быть использованы при изготовлении деталей различных технологических и транспортных технических систем, в частности летательных аппаратов, к прочности и весовым характеристикам которых предъявляются повышенные требования.

Каблов, Е.Н. Инновационные разработки ФГУП«ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» / Е.Н. Каблов// Авиационные материалы и технологии. – 2015. – №1 (34). – С. 3–33.

Каблов, Е.Н. Материалы и химические технологии для авиационной техники/ Е.Н. Каблов// Вестник Российской академии наук. – 2012. – Т. 82. – №6. – С. 520–530.

Павлов, С.П. Оптимизация формы термоупругих тел: моногр. / С.П. Павлов, В.А. Крысько. – Саратов: Изд-во СГТУ, 2000. – 160 с.

Павлов, С.П. Оптимальное армирование стержней в задачах кручения/ С.П. Павлов, М.В. Жигалов, Т.С. Балабуха// Проблемы прочности элементов конструкций под действием на-грузок и рабочих сред: межвуз. науч. сб. – Саратов: Изд-во СГТУ, 2009. – С. 151–157.

A Brief History of Additive Manufacturing and the 2009 Roadmap for Additive Manufacturing: Looking Back and Looking Ahead / D.L. Bourell, J.J.Beaman, M.C. Leu, D.W. Rosen // Proceedings of Rapid Tech. 2009: US – Turkey Workshop on Rapid Technologies. – Istanbul, 2009. – P. 1–8.

Ehrenberg, R. The 3-D Printing Revolution: Dreams Made Real One Layer at a Time / R. Ehrenberg // Science News. – 2013. – Vol. 183. – Iss. 5. – Р. 20–25.

Holmes, L.R. Research Summary of an Additive Manufacturing Technology for the Fabrication of 3D Composites with Tailored Internal Structure / L.R. Holmes, J.C. Riddick // JOM. – 2014. – Vol. 66. – Iss. 2. – P. 270–274.

Козлов, Б.Г. Предпосылки роста аддитивных технологий в России/ Б.Г. Козлов. – http://www.innoprom.com/media/presentations/kruglyy-stol-additivnye-tekhnologii-luchshie-praktiki/ (дата обращения: 23.11.2017).

Антонов, Ф. 3D-печать композитов: тренды, перспективы, применение/ Ф. Антонов. –http://www.innoprom.com/media/presentations/kruglyy-stol-additivnye-tekhnologii-luchshie-praktiki/ (дата обращения: 23.11.2017).

Ahmad, A.A. Optimal Design of Tow-PlacedPressurized Fuselage Panels for Maximum Failure Load with Bucking Considerations / A.A. Ahmad, M.M. Abdalla, Z. Gurdal // Journal of Aircraft. – 2010. – Vol. 47. – No. 3. – P. 775–782.

Simultaneous Optimization of Topology and Orientation of Anisotropie Material using Isoparametric Projection Method / T. Nomura, E.M. Dede, T. Matsumori, A. Kawamoto // Advances in Structural and Multidisciplinary Optimization – Proceedings of the 11th World Congress of Structural and

Multidisciplinary Optimization (WCSMO-11). – The University of Sydney, Australia, 2015. – P. 728–733.

Akash, D. Topology Optimization of Bridge Structures Using Optimality Criteria Method / D. Akash, M. Anadi // International Journal for Research in Applied Science & Engineering Technology (IJRAS ET). – May 2015. – Vol. 3. – Iss. 5. – P. 1034–1038.

Allaire, G. Topology Optimization for Minimum Stress Design with the Homogenization Method / G. Allaire, F. Jouve, H. Maillot // Structural and Multidisciplinary Optimization. – 2004. – Vol. 28. – Iss. 2–3. – P. 87–98.

Bendsoe, M.P. Topology Optimization: Theory,Methods and Applications / M.P. Bendsoe, O. Sigmund. – Berlin: Springer, 2003. – 370 p.

Stainko, R. Phase-field Relaxation of Topology Optimization with Local Stress Constraints / R. Stainko, M. Burger // S I A M Journal on Control and Optimization. – 2006. – Vol. 45. – No. 4. – P. 1447–1466.

Luo, Y. An Enhanced Aggregation Method for Topology Optimization with Local Stress Constraints / Y. Luo, M.Y. Wang, Z. Kang // Comput Methods Appl. Mech. Eng. – 2013. – Vol. 254. – P. 31–41.

Luo, Y.J.Topology Optimization of Continuum Structures with Drucker Prager Yield Stress Constraints / Y.J. Luo, Z. Kang // Journal Computers and Structures. – 2012. – Vol. 90–91. – P. 65–75.

Архангельский, Ю.С. Справочная книга по СВЧ-электротермии: справ. / Ю.С. Архан-гельский. – Саратов: Науч. кн., 2011. – 560 с.

Злобина, И.В. Исследование микроструктуры конструкционных слоистых углепласти-ков, модифицированных путем электрофизических воздействий/ И.В. Злобина, Н.В. Бекренев//

Вестник РГАТУ. – 2017. – №1(40). – С. 236–242.

Microwave Assisted Blow Molding of Polyethylene-Terephthalate (PET) Bottles / L. Estel, Ph. Lebaudy, A. Ledoux et al. // Proceedings of the Fourth World Congress on Microwave and Radio Frequency Applications. – 2004. – №11. – Р. 33.

Kachmar, M. Microwave Heating: 50MW and Counting / M. Kachmar // Microwaves & RF. – 1992. – №9. – Р. 41–44.