Аннотация. Для изготовления конструктивных элементов беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) широко применяют термопласты. В условиях длительных и переменных нагрузок для полимеров характерна ползучесть, которая существенно влияет на развитие трещин. В связи с этим актуально определение опасного раскрытия трещины и действующих напряжений у ее края именно с учетом ползучести материала. В исследовании представлены формулы для оценки механических свойств полимера с течением времени в условиях его ползучести; разработана методика расчета раскрытия трещины в полимерной пластине под действием напряжений, действующих в ее прикраевой области, на основе метода граничных элементов. Выявлено, что опасное раскрытие трещины характеризуется условием Dymax ≥ DC, где Dymax, DC – максимальное и критическое раскрытие трещины, соответственно. На примере расчета раскрытия трещины и действующих напряжений у края трещины в полипропиленовой пластине в условиях ползучести показана практическая значимость разработанной методики.

Ключевые слова: ползучесть, термопласт, беспилотный летательный аппарат, трещина, метод граничных элементов, напряжения

Для цитирования: Андрюшкин А. Ю., Казакова А. О., Романат Н. И. Прогнозирование опасного раскрытия трещины от действующих напряжений у края трещины в полимерном материале конструктивного элемента беспилотного летательного аппарата с учетом ползучести // Аэрокосмическая техника и технологии. 2025. Т. 3, № 4. С. 614–627. https://doi.org/10.52467/2949-401X-2025-3-4-614-627; https://elibrary.ru/QBNXRO

Библиографический список
1. Гаврилко В. В., Сливинский В. И., Харченко М. Е., Кондратьев А. В. Углесотопласт – легкий и прочный заполнитель трехслойной конструкции космического назначения // Решетневские чтения. 2013. Т. 1. С. 96–98.
2. Андрюшкин А. Ю., Рустамова М. У., Кадочникова Е. Н. Анализ условий роста поперечной трещины защитного покрытия металлической конструкции // Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России. 2022. № 3. С. 26–33. https://elibrary.ru/CLVYRV
3. Андрюшкин А. Ю., Кадочникова Е. Н. Модель влияния дефекта на вероятность возникновения отказа изоляционного покрытия трубопровода по параметру прочности // Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России. 2020. № 2. С. 11–15. https://elibrary.ru/KMUCKM
4. Макаров А. Г., Слуцкер Г. Я., Дроботун Н. В. Кинетика ползучести и разрушения полимеров // Журнал технической физики. 2015. Т. 85, № 2. С. 82–87. https://elibrary.ru/UJMMXN
5. Цыбин Н. Ю., Андреев В. И., Турусов Р. А. Исследование ползучести полимеров в различных условиях деформирования // Строительная механика и расчет сооружений. 2018. Т. 3, № 278. С. 30–35. https://elibrary.ru/XOTZUT
6. Головина В. В., Рымкевич П. П., Шахова Е. А., Прищепенок О. Б. Влияние температурного фактора на деформационные свойства полимерных нитей и пленок // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2021. Т. 21, № 2. С. 267–274. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2021-21-2-267-274; https://elibrary.ru/EBPKPR
7. Осяев О. Г. Обобщенные модели кинетической теории прочности и теории ползучести для анализа сложного НДС полимеров // Полет. 2010. № 8. С. 31–36. https://elibrary.ru/MTIPWN
8. Макаров А. Г., Слуцкер Г. Я., Дроботун Н. В., Терушкина О. Б. Накопительные процессы в кинетике ползучести и разрушения ориентированных волокон полипропилена. Часть 2 // Известия вузов. Технология легкой промышленности. 2014. Т. 24, № 2. С. 43–46. https://elibrary.ru/QNAHQC
9. Даниловский Ю. М. Аналитическое представление реологических процессов конструкционных пластмасс в режиме их реальной эксплуатации // Ученые заметки ТОГУ. 2013. Т. 4, № 4. С. 1684–1688. https://elibrary.ru/RNKGWL
10. Сакевич В. Н., Федосеев Г. Н. Механика деформирования и разрушения: практикум для лабораторных и практических занятий. Витебск: УО «ВГТУ», 2020. 177 с. https://elibrary.ru/CDMMUV
11. Валишин А. А., Степанова Т. С. Накопление локальных повреждений в зоне вынужденной эластичности перед фронтом трещины разрушения в полимерах // Вестник МИТХТ им. М.В. Ломоносовa. 2012. Т. 7, № 6. С. 92–103. https://elibrary.ru/PNMFYF
12. Карташов Э. М., Тишаева И. Р., Соломонова Е. В. Кинетические характеристики полимеров с трещинами при механических и тепловых нагрузках // Тепловые процессы в технике. 2021. Т. 13, № 5. С. 206–219. https://doi.org/10.34759/tpt-2021-13-5-206-219; https://elibrary.ru/EIHXWY
13. Зиновьев В. Е., Харламов П. В. Влияние микротрещин, скрытых дефектов и остаточных напряжений полимерного клеевого слоя на его разрушение // Фундаментальные исследования. 2015.
№ 12–1. С. 37–42. https://elibrary.ru/UZONQB
14. Спирин Б. Л., Фролов С. В., Грабарев С. П. Применение метода граничных элементов для анализа трещин в двумерных линейных упругих средах // Труды международного симпозиума «Надежность и качество». 2024. Т. 1. С. 215–219. https://elibrary.ru/RCKHUG
15. Якубсон В. М. Методы граничных и конечных элементов в строительной механике // Инженерно-строительный журнал. 2011. Т. 6, № 24. С. 2. https://elibrary.ru/OGZOVT
16. Звягин А. В., Смирнов Н. Н., Панфилов Д. И., Шамина А. А. Метод граничных элементов для численного решения трехмерных задач механики трещин // Вестник кибернетики. 2018. Т. 2, № 30. С. 18–31. https://elibrary.ru/YWISDB
17. Полкунов Ю. Г. Модели механики сплошной среды и метод граничных элементов: учебное пособие. Оренбург: ОГУ, 2021. 184 с. https://elibrary.ru/IQONJB