акустическая усталость


акустическая усталость
Характеристики колебаний и напряжённо-деформированного состояния для панелей обшивки летательного аппарата:а — форма колебаний панели на одной из основных резонансных частот (f = 260 Гц), соответствующая изменению напряжений в стрингерах;б — эпюра напряжения в ребре стрингера;в — спектр резонансных колебаний панели;σ — относительный уровень напряжения в стрингере;1 — отсек конструкции;2 — нервюры;3 — стрингеры;4 — ребро стрингера;5 — обшивка.

Рис. 1. Характеристики колебаний и напряжённо-деформированного состояния для панелей обшивки летательного аппарата.

акусти́ческая уста́лость — усталость элементов авиационных конструкций, возникающая при воздействии на летательный аппарат акустической нагрузки. Проблема А. у. авиационных конструкций возникла в середине 50-х гг. XX в. в связи с применением на самолётах турбореактивных двигателей и, как следствие, ростом акустических нагрузок и повышением требований к надёжности и долговечности авиационных конструкций. Основные направления исследований проблемы А. у. связаны с изучением условий акустического нагружения, динамических характеристик, напряжённо-деформированного состояния тонкостенных конструкций при акустическом нагружении и с определением характеристик усталостной долговечности. Факторы, влияющие на А. у., приблизительно те же, что и при повторно-статических нагрузках, однако имеются некоторые особенности, связанные с образованием и развитием усталостных повреждений от акустических нагрузок. В акустическом поле тонкостенные конструкции откликаются на широкополосное (случайное) возбуждение колебаниями высокой частоты (20—2000 Гц), соответствующими собственным формам колебаний обшивки и её элементов. При этом в конструкции возникает сложное напряжённое состояние, результатом которого могут явиться различные усталостные повреждения (рис. 1). Усталостные повреждения имеют многоочаговый характер; развиваются от обеих поверхностей обшивки вглубь и в стороны, смыкаются между собой, образуя видимые трещины.

При расположении двигателей на пилонах крыла летательного аппарата наиболее нагруженными зонами планёра оказываются нижняя поверхность крыла, элероны (элевоны), закрылки, поверхности фюзеляжа, находящиеся за выхлопными соплами двигателей, хвостовое оперение. При расположении двигателей на хвостовой части фюзеляжа нагружается главным образом хвостовое оперение и часть поверхности фюзеляжа. Зоны максимального нагружения в полёте локализуются в следе срывных вихрей, зарождающихся на передней кромке крыла, на входе воздухозаборника, на отклоняемых в потоке управляющих поверхностях (закрылках, элевонах, элеронах, рулях), на подвесных элементах.

Для предотвращения повреждения конструкций в результате А. у. необходимо проведение ряда работ при создании летательного аппарата. На стадии проектирования летательного аппарата производятся расчётные оценки уровней акустических нагрузок и напряжений в элементах, прогнозируется долговечность и надёжность конструкции. Эти оценки подтверждаются экспериментально по данным испытаний образцов материалов, соединений, конструктивных элементов, панелей обшивки и целых натурных секций летательных аппаратов. Основные задачи, которые решаются на испытаниях: проверка правильности выбора материала и конструкции с точки зрения сопротивляемости А. у.; исследование влияния различных конструктивно-технологических факторов, условий нагружения и воздействия окружающей среды на характеристики А. у.; определение долговечности конструкции.

Испытания образцов материала, конструктивных элементов и соединений, являющиеся начальной стадией исследований, производятся на высокочастотных вибрационных машинах, позволяющих воспроизводить гармонические и случайные нагрузки. По результатам испытаний строят кривые усталости, выражающие зависимость среднего числа N циклов колебаний образца (наработки) до его разрушения от амплитуды (σа) или среднеквадратичные значения напряжения (σср кв) в нём (рис. 2). Сопротивляемость А. у. оценивается значением напряжения на так называемой условной базе испытаний (например, 1·108 циклов), показателем степени (m) аппроксимирующей кривой, проведённой через средние значения чисел N на различных уровнях напряжения, и рассеянием долговечности. При одинаковых значениях σср кв случайное нагружение не является более повреждающим, чем гармоническое (σср кв сл < σср кв гарм). Результаты исследований А. у. на образцах уточняются по данным испытаний панелей, агрегатов и натурных секций летательных аппаратов, в ходе которых проверяется соответствие выбранных параметров конструкций летательного аппарата условиям нагружения, выявляются слабые места конструкции и несовершенство технологии.

На основе испытаний натурных отсеков и агрегатов в совокупности с данными других видов испытаний даётся окончательная оценка ресурса летательного аппарата по условиям А. у. Испытания проводятся при широкополосном спектре возбуждений, что наиболее соответствует условиям реального полёта. Для воспроизведения действия на объект испытания акустического поля реактивной струи используются различные установки, в том числе реверберационные камеры, и установки бегущей волны (рис. 3). В ряде случаев для испытаний на А. у. используются стенды с натурными двигательными установками.

Соответствие условий нагружения конструкции в акустических камерах эксплуатационным условиям достигается путём сравнения спектров звукового давления и напряжений в элементах объекта со значениями соответствующих характеристик, полученных при расчёте или экспериментально. Программы ресурсных испытаний на А. у. строятся исходя из продолжительности наземных и полётных режимов и влияния их на повреждаемость исследуемого участка конструкции.

Литература:
Скучик Е., Основы акустики, пер. с англ., т. 1—2, М., 1976;
Иофе В. К., Корольков В. Г., Сапожков М. А., Справочник по акустике, под ред. М. А. Сапожкова, М., 1979;
Авиационная акустика, под ред. А. Г. Мунина, ч. 1—2, М., 1986.

А. И. Панкратов.

Кривые усталости, построенные по результатам испытаний образцов материала обшивки:1 — кривая усталости, соответствующая гармонической нагрузке;2 — то же для случайной нагрузки;m  5.

Рис. 2. Кривые усталости, построенные по результатам испытаний образцов материала обшивки.

Акустическая установка бегущей волны:1 — ёмкость для сжатого воздуха;2 — генератор звука;3 — рупор;4 — рабочая часть;5 — объект испытаний (панель);6 — микрофоны;7 — звукопоглощающие клинья;8 — информационно-измерительная система;9 — ЭВМ;10 — система генерации случайного сигнала.

Рис. 3. Акустическая установка бегущей волны.


Энциклопедия «Авиация». - М.: Большая Российская Энциклопедия. . 1998.

Смотреть что такое "акустическая усталость" в других словарях:

  • Акустическая усталость — усталость элементов авиационных конструкций, возникающая при воздействии на летательный аппарат акустической нагрузки. Проблема А. у. авиационных конструкций возникла в середине 50 х гг. XX в. в связи с применением на самолётах турбореактивных… …   Энциклопедия техники

  • акустическая усталость — akustinis nuovargis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Medžiagos nuovargis, kurį sukelia garsinio dažnio mechaniniai virpesiai. atitikmenys: angl. acoustic fatigue vok. akustische Ermüdung, f rus. акустическая усталость,… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • акустическая усталость — akustinis nuovargis statusas T sritis chemija apibrėžtis Medžiagos nuovargis, sukeltas mechaninių virpesių garso bangų dažnio diapazone. atitikmenys: angl. acoustic fatigue rus. акустическая усталость …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • акустическая усталость — akustinis nuovargis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. acoustic fatigue vok. akustische Ermüdung, f rus. акустическая усталость, f pranc. fatigue acoustique, f …   Fizikos terminų žodynas

  • акустическая усталость — Рис. 1. Характеристики колебаний и напряжённо деформированного состояния для панелей обшивки летательного аппарата. акустическая усталость — усталость элементов авиационных конструкций, возникающая при воздействии на летательный аппарат… …   Энциклопедия «Авиация»

  • Усталость авиационных конструкций — постепенное накопление повреждений в элементах конструкций ЛА под действием переменных (повторяющихся) напряжений, приводящее к образованию и развитию в них трещин и к последующему разрушению конструкций. Для У. авиационных конструкций характерны …   Энциклопедия техники

  • усталость — Рис. 1. Кривые усталости. усталость авиационных конструкций — постепенное накопление повреждений в элементах конструкций летательного аппарата под действием переменных (повторяющихся) напряжений, приводящее к образованию и развитию в них… …   Энциклопедия «Авиация»

  • усталость — Рис. 1. Кривые усталости. усталость авиационных конструкций — постепенное накопление повреждений в элементах конструкций летательного аппарата под действием переменных (повторяющихся) напряжений, приводящее к образованию и развитию в них… …   Энциклопедия «Авиация»

  • acoustic fatigue — akustinis nuovargis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Medžiagos nuovargis, kurį sukelia garsinio dažnio mechaniniai virpesiai. atitikmenys: angl. acoustic fatigue vok. akustische Ermüdung, f rus. акустическая усталость,… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • akustinis nuovargis — statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Medžiagos nuovargis, kurį sukelia garsinio dažnio mechaniniai virpesiai. atitikmenys: angl. acoustic fatigue vok. akustische Ermüdung, f rus. акустическая усталость, f pranc. fatigue… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.