Отзыв оппонента 1 (Численное моделирование напряженно-деформированного состояния конструкций авиационных изделий при совместной эксплуатации с носителем)

официального оппонента В.$О. Волоховского на диссертационную работу М.В, Зарецкого ВЧ!!сненное моделирование напряженно-деформированного состояния конструкций ав~ацион~ы~ изделий при со~м~~~н~Й экспз!уатации с !юсителем», представленной к защите на соискание ученой степени кандидата технических наук Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы.

Общий обьем диссертации составляет 102 страницы набранного на компьютере текста, включая 63 рисунка и 5 таблиц. Во введении приводится обоснование актуальности выбранной темы диссертации, дается краткий анализ состояния проблемы оценки параметров долговечности и эксплуатации авиационных изделий, транспортируемых само!!етоъ|-носителеы, а также сформулирована цель и значимости современного безопасности совместно с диссертации: С'ложные технические объекты, в том числе конструкции авиационной техники, должны эффективно выполнять требуемые функции.

Для этого они должны быть правильно спроектированы, рассчитаны и изготовлены с учетом всех возможных эксплуатационных ситуаций. Взаимодействие с окружа!Ошей средой, проявляющееся в виде действия на конструкции Внешних нагрузок, происходит, как правило, в условиях неопределенности. Широко распространенные нормативные метода расчета„использующие понятие расчетных нагрузок, т.е.

достаточно высоких, редко встреча!ощихся детерминироВанных значений Внешних нагрузок, не лишены известных недостаз КОВ, Во-перВых, сколь бы Высокими не Оыли зна'-!ения расчетных нагрузок, добиться абсолютной надежности конструкций не удается, ВоВторых, расчет на так называемые гарантированные значения нагрузок привод!Кг к чрезмерному расходу' материалов, большим коэффициентам запаса, что экономически невыгодно, а порой и технически неосуществимо. Особенно это касается объектов авиационной и ракетно-космической техники. Поэтому разработка математических моделей, алгоритмов и методов расчета динамических реакций конструкций авиационной техники на случайные внешние воздействия и оценка их долговечности на основе вероятностных подходов и методов теории надежности является актуальной проблемой. Решению одной из важных задач в этой проблеме посвящена предс гавлеиная к защите диссертационная работа.

гц>кгзг>с>г>о»>>ш .>>стог)ики, ко!!>!лекса расчеигных гиоделей и >>роеес)ение »ггрг!.г>е>>>ргзческггк ггсслег)оса>гиг! ~)иналгическоео дег~)ор.!!!~~~)еа>гия, >>ро чнос»>и и дг>.з,т>ееч>и>сти конструкций авиацио>г>гыо! изделий при случаггнози гг>гб>рапи!>ниг>.г! на.'руак ении, которое соответствует э>ла»у совлгес>т>ново >залета с нос>>теле!»>. Для достижения поставленной цели диссертантом намечено решение следующей группы задач: — разработка конечно-элементной модели узла конструкции и получение на ее основе распределения вероятностных характеристик параметров напряженно-деформированного г'НДС) состояния; - сопоставление расчетных вероятностных характеристик динамического сосзояния узла конструкции с данными лабораторно-стендовых испытаний„ анализ НД(.' узла констр)>кции с у четом зон нерегулярностей напряжений; - численное моделирование реализаций случайных процессов напряжений и формирование распределений амплитуд приведенных регулярных циклов напряжен!!!'г: определение характеристик долговечности узла конструкции для различных условий слу тайного нагружения на основе корректированной линейной теории накопления усталостных повреждений.

В заключительной части введения отмечается научная новизна и ирака ическая значимость полученных результатов, В первой главе проводится обзор отечественных и зарубежных литературных источников, связанных с решением поставленных в диссертационной работе задач. Проанализированы работы по методам оценки динамических реакций и НДС конструкций при случайных воздействиях, а гакже по оценке характеристик усталостного разрушения матер!!а>!Ов и конструкции, вызванного случаиными наГрузкаыи. На осггове проведенного обзора литературных источников, делается вывод о современном состо>гиии исследований в данных областях и обосновггвается необходимость дальней!пего развития и совершенствования методов и срелс !в достижения поставленной цели диссертационного исследования.

ВО второй главе приводится краткое описание подходов, положенных в основу методики моделирования напряженно-деформированного состояния и оценки долговечности конструкций авиационных изделий при случайном нагружен пи. При изложении методики моделирования приводится перечисление типов конечных элементов (КЭ), используемых для построения конечно- элементной модели г' КЭМ) конструкции. Дается краткая характеристика свойств КЗ и особенностей их применения использования для построения КЭМ анализируемой конструкции. В разработанной методике демпфирование в конструкции учитывается с использованием обобщенной модели рэйли, описывающей действие внешних и внутренних диссипативных сил„ пропорциональных соответственно массе и жесткости конструкции. Предлагаемая методика оценки долговечности конструкции при случайном нагружении предусматривает применение численного моделирования реализаций случайных процессов напряжений, В соответствии с разработанной методикой расчет динамических реакции КЗМ конструкции проводится с использованием алгоритмов модального анализа и сп~ктрального метода для случайных процессов.

При зтом внешнее Воздействие задается как кинематическое ВО)б)уждение В !1)орые стан))!)парно)-О гауссовско)О случайного процесса с заданноЙ СпектральноЙ плот)!Остью. Выбор01)))ые реализации случайного процесса напряжений, соответствующие определяемым спектральным плотностям напряжений„ моделируются в виде гармонического ряда со случайной амплитудой и ф'! )ОЙ. Схематизация реализаций случайных процессов напряжений и нос')роение кривых по~~оря~мости цикл~в ~~~р~~ений в предлагае~ой методике проводится по методу «дождя».

Результатом схематизации яв))як)тс5! Однопараметрические таблицы распределения амплитуд симметричных циклов. ,Г(5)я расчетной оценки долговечности в предлагаемой методике нсиользуе Гся корректированная гипотеза линейного суммирования повреждений, в которой предельное значение меры усталостного повреждени)! Отличен)о от един)щы, а определяется зкспе1)иментальным или расчетным путем.

В третьеи* главе приводятся результаты расчетного анализа для изделия. располагакнцегося на внутренней подвеске самолета-носителя. Конструкция изделия состоит из оболочки-Обе Гайки с тремя подкренля)ошими )5)еые))тами„двхх узлов подвески (бу)еле)!), Габаритно- массового макета передних отсеков и заполнителя, размещенного в задней конструкции. Для реального изделия разработаны две, соответствующие разным урОВ))як! Идеализации конструкции„КЭМ: Основная, кОторая фОрмируется из оболочечных (Я1Е1.1) и объемных (801.1Е)) КЭ, а также упрощенная балочная модель на основе КЭ типа БГАМ.

С использованием обеих К3М вымол нен анализ собственных частот и форм колебаний конструкции. 1!роводится сопоставление результатов расчетов пяти низших частот и форм колебаний, отмечается их удовлетворительное соответствие. Расчетный анализ динамического состояния изделия Выполнялся для случаев, когда его вынужденные колебания обусловлены кинематическнм Возбуждением в узлах подвески на носителе, которое задавалось в форме стационарного гауссовского случайного процесса ускорения со спектральной плотностью„ заданной в диапазоне частот 10 — Зб0~ Рц. Рассматривались два Вида спектральной плотности ускорения: модельная (усеченный «белый шум») и спектральная плотность, соответствукнцая реальным условиям з эксплуатации изделия совместно с носителем ~«эксплуатационная вибрация»). Динамический расчет конструкции с использованием сформированных К'ЭМ выполнялся с применением модального анализа.

При расчете на основе оболочечной КЭМ учитывалось десять собственных форм колебаш|й„высшая из которых имеет частоту 418,5 Гц. По результатам расчетов получены распределения среднеквадратических отклонений 1СКО) и спектральные плотности виброускорений в узлах К )М, соответствующих определенным местам конструкции изделия. Показано, что имеет место у |овлстворительное соответствие между уровнями и зонами максимальных виброускорений по результатам расчетов с использованием оболочечной и б|ц|о и|ой К'ЭМ. Верификация методики численного моделирования производилась путем сопоставления результатов расчета и полунатурных экспериментальных исследований.

При этом использовались условия лабораторно-стендовых испытаний изделия, в которых кинематическое возбуждение создавалось путем задания широкополосного случайного процессз ускорения на бугелях изделия последовательно в двух направлениях. Режим нагружения реализовывался путем формирования спектральной плотности ускорения в диапазоне частот 15 -- ЗОО~ Гц. Сопоставление результатов расчетов и данных экспериментов проводилось по ин|егральной характе1эистике — СКО ускорения в точках измерения. Представленные в работе данные свидетельству|от о том, что результаты численного моделирования по уровням виброускорений в целом удовлетворительно соответству|от экспериментальным данным, Четвертая глава посвящена анализу напряженного состояния конструкции авиационного изделия при случайных колебаниях.

В ней реализована, т|редставленная во Вто1эой главе диссертации, методика моделирования НДС реального объекта при действии стационарного случайного кинематического возбуждения в виде стационарного гауссовского случайного процесса ускорения с заданной спектральной плотное'| ьк). Расчетный анализ эквивалентных напряжений в точках конструкции проводился на базе оболочечной КЗМ объекта. В результате расчетов определены значения величин СКО эквивалентных напряжений в опасных точках конструкции при воздействии на нее кинематического возбуждения и|па «белыЙ ц|~м» и «эксплуатационная вибрация».