Отзыв_официального_оппонента_Дудченко_А.А. (Анализ прочности и оптимизация многостеночных композитных оболочек летательных аппаратов)

ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТА на диссертационную работу Фан Тхе И1он «Анализ прочности и оптимизация многостеночных композитных оболочек летательных аппаратов», представленнуго к защите на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности: 05.07.03 — «Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов» 1.Актуальность темы диссертации Диссертация Фан Тхе Шон посвящена анализу прочности и задачам проектирования цилиндрических оболочечных конструкций типа отсеков ракет-носителей и разгонных блоков, имеющих трехслойную структуру. Выбор структуры конструкций, удовлетворяющей всем ограничениям, которые удовлетворяют критерий минимальной массы, является основой рассматриваемой работы.

Проведенный анализ сетчатых, трехслойных с легким (сотовым) заполнителем, стрингерно-шпангоутных и других конструкций позволяет обосновано выбрать композитную конструкцию. Решение этой проблемы для композитных отсеков ракет, с учетом разработки методики расчета и проектирования их, является актуальной задачей и требует ее решения в современных условиях. 2.Нвучнан новизна Научная новизна диссертационной работы заключается в проведенном исследовании несущей способности оболочек с учетом различных механизмов исчерпания прочности и устойчивости, в разработке методик, алгоритмов и программ, которые позволяют провести анализ несущей способности и выполнить оптимизацию конструкции.

Методика апробирована на различных конкретных примерах и доказана при экспериментальном исследовании характера деформирования, разрушения и определении несущей способности, Кроме того, определена область применения многостеночных трехслойных композитных оболочек. 3.11рвктическан значимость Практическая значимость диссертационной работы заключается в разработанной методике и критерии оценки несущей способности композитных оболочек отсеков ракет и разгонных блоков, а также многостеночных оболочек различного назначения, что позволит использовать полученные результаты при разработке новых конструкций. Результаты работы внедрены в учебном процессе кафедры СМ1 «Космические аппараты и ракеты-носители» МГТУ им.

Н.Э. Баумана. 4. Структура и содержание диссертационной работы Диссертационная работа Фан Тхе Шон состоит из введения, пяти глав„заключения и списка литературы. Общий объем составляет 11О страниц, 28 рисунков и 10 таблиц. Список литературы содержит 104наименовапия. бо введении обосновывается актуальность темы исследования, деется степень разработанности темы исследования, определяются цели и задачи диссертации, представляется обьект и предмет исследований, ооосновывается научная новизна и практическая значимость работы, проблемам оптимального проектирования композитных конструкций применительно к конструкциям ракетно-космической техники. На основе обзора литературы сформулирована общая постановка задачи оптимального проектирования композитных мпогостеночных оболочек.

Так как мпогостеночные оболочки из углепластика сегодня исследованы слабо с гочки зрения проведенного подробного анализа свойств и особенностей применения таких оболочек и их результаты либо нс опубликованы, либо отсутствуют. Б главе ставятся задачи для проведения исследований по разработке методики проектных расчетов и экспериментальных исследований при воздействии термосиловых нагрузок.

Кроме того, исследование должно быть связано с определением областей оптимального применения многостеночных оболочек в сравнении с известными конструктивными схемами, прежде всего„ трехслойной. Обзор по работам достатоашо полон и охватывает все области, исследуемые автором. Вон вторрой клеве итлатаются ратработанвые в диссерталии меттьду ньи и алгоритмы расчета и проектирования многостеночных композитных оболочек под действием внешних силовых нагрузок. Рассматривспотся возможности оболочек обеспечения предельной несущей способности при выполнении критерия минимальной массы. Варьируются параметры оболочки, такие как размеры элементарной ячейки, структурные параметры обшивок и стенок, наличиеуотсутствие вставок в составе конструкции и их параметры.

Анализируются варианты расчетных теорий для оболочек по прочности и устойчивости и оптимизации таких оболочек, В т етьей главе дается анализ влияния проектных параметров на несущую способность многостеночных оболочек. В качестве исследования рассматривается силовая оболочка среднего переходника разгонного блока «ДМ-Я1.», разработанного РКК «Энергия» для участия в меукдународном проекте «Морской старт». Оболочка представляет собой цилиндрическую оболочку диаметром 3,7 м и длиной 4,0 м, нагруженную осевой сжимающей силой 4,05 МН.

Рассматриваются два материала обшивок и стенок низкомодульный углепластик ЛУ-П~ЭНФБ, до сих пор применяемый в отечественных ракетно-космических конструкциях„ и современный высокомодульный углепластик М603ВЕроху. Проведено исследование различных постановок задачи оптимизации конструкции. Оптимизация проводилйс!э для нескольких Вариантов Вйрьировш1ия пйрйметров многостеночной ~бомбочки. В кйчестве цс11евой функции во всех слу~1а11х выступал минимум массы конструкции, ограничения сводились к обеспечению заданной несущей способности.

Г1ри варьировании толщин оошивок и с1.енок учитывалось, что они должны содержать целое число монослоев. Приведены результаты анализа несущей способности многостеночных оболочек с различными обшивками и стенками для различных структур. В четве той главе проведена сравнительная оптимизация многостеночных и трехслойных оболочек с сотовым заполнителем, изложены результаты исследования сравнительной эффективности несуших оболочек отсеков ракет-носителей и разгонных блоков.

Для несущей оболочки разгонного блока «ДМ-Я.» получены оптимальные структуры и соотношения высоты стенки и ширины клетки, которые зависят от многих факторов, включая степень анизотропии исходного материала. Получены и показаны границы предельных возможностей для многостеночных и трехслойных оболочек из различных углепластиков. Основное объяснение сложного характера приведенных границ предельных возможностей «минимум массы максимум несущей способности» заключается в дискретном характере увеличения толщины обшивок и стенок, которое возможно только путем прибавления целого числа слоев. 115пйя глйВа посВященй экспериментальным исследОВйниям сегментоВ реальных многостеночных оболочек при термосиловом воздействии с уче.гом штатной эксплуатации реальной конструкции для установления несу1цей способности при действии сжимающей нагрузки и температуры.

Проведенные эксперименты позволили провести оценку работоспособности конструкции в условиях силового воздействия и подтвердить несущую способность многостеночной структуры и принципиальную пригодность ее для использования в крупногабаритных ракегно-космических конструкциях обтекателей и отсеков ракет-носителей и разгонных блоков . В заключении приводятся выводы в целом по работе, по которым можно судить, что успешно решены все поставленные задачи и получены новые результаты.

Эти результаты позволят обеспечить работоспособность силовых высоконагруженных конструкций при термосиловом воздействии, 5. Достоверность н обоснованность научных положений Достоверность полученных в диссертационной работе результатов и выводов определяется строгим математическим и научным обоснованием используемых соотношений и предлагаемых методов и подходов к решаемым задачам.

Кроме того, полученные аналитические выражения согласуются с результатами экспериментов и известными результатами друтих авторов. 6. Публикации, апробация и реализация работы По теме диссертационной работы Фан 1'хе Шон опубликовано 10 научных работ, 3 из которых в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Публикации содержат все основные положения и результаты диссертационной работы.

Материалы работы были представлены на 7 научных конференциях, в том числе на 4 международных. Автореферат диссертации и опубликованные статьи автора полностью отражают содержание диссертационной работы. 7, Замечани!! Но диссертационной работе 13 качестве замечаний по диссертации следует отметить следу!ошее: 1. В первой главе (стр, 17 и 19), в фамилии автора статьи и монографии Почтмана 10.М, пропущена буква «т», хотя в списке литературы фамилия написана правильно; 2. Во второй главе (стр. 25) ограничения на толщину слоев не могут быть наложены, так как определяпотся при выполнении ограничений по прочности и устойчивости, а также технологическим ограничением, связанным с толшнной элементарного слоя композита; 3.

В критерии прочности для однонаправленного материала прочность связующего лучше определять из условия учета совместного действия поперечного и касательного напр5!жении (О2 /О!2+(т~ ~ 7О) =1). Отмеченные замечания не снижают научной ценности и практической значимости работы. 8.3акл!очепне о соответствии диссертации критериям, установленным «Положением о присуждении ученых степеней» утвержденного Постановлением Правительства Российской Федерации ог 24 сентября 2013 г.

М842 В соответствии с и. 1О диссертация Фан Тхе Шон написана автором самостоятельно, Обладает Вг!утре!!нг!м единстВом, содержит нОВью научные резулыаты и положения, выдвигаемые для публичной защиты, и свидетельствует о личном вкладе автора диссертации в науку. В диссертации приводятся сведения о практическом использовании полученных автором диссертации научных результатов, В соответствии с и.

11 основные научные результат диссертации опуоликованы в трех изданиях, входящих в перечень рецензируемых научных изданий. В соответствии с п. 13 количество авторских публикаций, в которых излагаются основные научные резульгаты диссертации, в полной мере отвечают критериям «Положения о присуждении ученых степеней», В соответствии с п. 14 в диссертации Фан Тхе Шон имеются необходимые ссылки на работы других авторов, а также отмечаются научные работы, выпалепные автором самостоятельно или в соавторстве. Диссертация Фан Тхе Шон на соискание ученой степени кандидата технических наук является самостоятельной, полностью завершенной научно-квалифицированной работой, в которой содержится рен!е?!ие технической задачи, имеющей су!цественное значение для дальнейшего развития и использования оболочечных силовых конструкций в технике.