Автореферат (1025048)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиФан Тхе ШонАНАЛИЗ ПРОЧНОСТИ И ОПТИМИЗАЦИЯМНОГОСТЕНОЧНЫХ КОМПОЗИТНЫХ ОБОЛОЧЕКЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВСпециальность 05.07.03 – Прочность итепловые режимы летательных аппаратовАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква - 2017Работавыполнена вфедеральномгосударственном бюджетномобразовательномучреждениивысшегообразования«Московскийгосударственный технический университет имени Н.Э. Баумана» (национальныйисследовательский университет) (МГТУ им.

Н.Э. Баумана).Научный руководитель:Смердов Андрей Анатольевичдоктор технических наук, профессор кафедры«Космические аппараты и ракеты-носители»МГТУ имени Н.Э. БауманаОфициальные оппоненты:Дудченко Александр Александровичдоктор технических наук,профессор кафедры 603 ФГБОУ ВО «Московскийавиационный институт (национальныйисследовательский университет)»Степанов Николай Викторовичкандидат технических наук,начальник лаборатории 42,АО «ОНПП «Технология» имени А.Г. Ромашина»г. ОбнинскВедущая организация:ФГБОУВО«Сибирскийгосударственныйуниверситет науки и технологий имени академикаМ.Ф. Решетнева»Защита состоится «05» октября 2017 года в 14 часов 30 мин. на заседаниидиссертационного совета Д212.141.22 при Московском государственномтехническом университете имени Н.Э.

Баумана по адресу: 105005, Москва,Госпитальный переулок, дом 10, факультет Специального машиностроенияМГТУ им. Н.Э. Баумана, ауд. 407м.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте www.bmstu.ruМГТУ им. Н.Э. Баумана.Автореферат разослан «____» ____________2017г.Отзывы, заверенные гербовой печатью, просьба направлять по адресу:105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д.5 стр.

1, МГТУ им Н.Э. Баумана, ученомусекретарю диссертационного совета Д 212.141.22.Ученый секретарьдиссертационного советак.т.н., доцентЛуценко А.Ю.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования.В ракетно-космической технике актуальны задачи проектированияэлементов цилиндрических оболочечных конструкций: отсеков и обтекателейракет-носителей (РН) и разгонных блоков (РБ), корпусов космическихаппаратов, тубусов космических телескопов и др. Как правило, основной цельюоптимального проектирования композитных конструкций является обеспечениесочетания минимальной массы и способности сопротивляться действующимнагрузкам в необходимых направлениях. Достижение этой целиосуществляется выбором оптимальных параметров, определяющих размерыэлементов конструкции и структуру материала этих элементов (количествослоев композита, углы армирования и толщины этих слоев).

Дляпроектирования композитных конструкций характерно усложнение какформулировок, так и путей решения задач оптимального проектирования.На сегодняшний день в зависимости от требований к проектируемымкомпозитным оболочечным конструкциям могут быть использованы различныеконструктивные схемы: сетчатые, трехслойные с легким (сотовым)заполнителем, стрингерно-шпангоутные и другие.

Каждая из них имеет своипреимущества и недостатки. Конструктивная схема многостеночнойкомпозитной оболочки, хотя и была принципиально известна ранее, внастоящее время переживает новое рождение. Это связано с использованиемперспективных технологий инфузии и инжекции. С точки зрения технологииизготовления многостеночные оболочки могут быть отнесены к интегральнымпанельным конструкциями, однако по особенностям своей несущейспособности стоят ближе к трехслойным несущим оболочкам. Основнымипреимуществами данного типа конструкций являются технологичность,высокая массовая эффективность, высокие характеристики материала,реализуемые в конструкции, а также возможность достижения различныхсочетаний свойств композитных структур в обшивках и стенах. Имеющиесясегодня публикации в основном посвящены технологическим приемамизготовления таких конструкций, тогда как подробный анализ их свойств иособенностей применения отсутствует.В связи с этим тема диссертационной работы, требующая решения важнойнаучно-технической задачи, связанной с разработкой методики проектныхрасчетов многостеночных композитных силовых оболочек отсеков ракетносителей, является актуальной.Целью работы является разработка расчетных методик и проведениеанализа несущей способности и оптимизации многостеночных композитныхсиловых оболочек отсеков ракет-носителей и разгонных блоков.Исходя из этого, в диссертации рассмотрены следующие задачи:1.

Сформулирована задача оптимального проектирования многостеночныхнесущих композитных оболочек по критериям минимизации массы имаксимизации несущей способности.12. Разработаны вычислительные методики, расчетные алгоритмы и проведеночисленное исследование несущей способности и возможностей оптимальногопроектирования многостеночных оболочек отсеков РН и РБ.3. Проведена сравнительная оптимизация многостеночных несущих оболочек итрехслойных оболочек с сотовым заполнителем, дана оценка рациональныхобластей применения каждого типа конструкций.4. Проведены экспериментальные исследования характера деформирования иразрушения фрагментов многостеночных оболочек при воздействиитемпературы и силовой нагрузки и сформулированы выводы о возможностиих применения в конкретных конструкциях РН.Объектомисследованияявляютсянесущиекомпозитныемногостеночные оболочки, применяемые в конструкциях отсеков РН и РБ.Предметом исследования являются расчетное исследование несущейспособности оболочек с учетом различных механизмов исчерпания прочности ипотери устойчивости, численный анализ влияния проектных параметров нанесущую способность конструкции, и также экспериментальные исследованияхарактера деформирования и оценка работоспособности многостеночныхконструкций в эксплуатационных условиях.Научная новизна диссертационной работы:1.

Разработаны методика, алгоритмы и программы для анализа несущейспособности и оптимизации многостеночных оболочек. Предложеннаяметодика продемонстрирована на конкретных примерах ракетнокосмических конструкций. Впервые получены и исследованы оптимальныеструктуры типовых многостеночных несущих конструкций РН и РБ.2. Проведена оценка областей рационального применения многостеночных итрехслойных несущих композитных оболочек и даны рекомендации поповышению массовой эффективности несущих оболочек РКТ.3.

Проведено экспериментальное исследование характера деформирования иразрушенияивозможностисохранениянесущейспособностимногостеночной оболочки в условиях воздействия одностороннего нагрева исжимающей нагрузки, имитирующих старт и полет РН.Степень достоверности полученных научных положений, результатови выводов, приведенных в диссертации, обеспечивается строгимматематическим обоснованием предлагаемых методов и подходов, а такжесопоставлением с соответствующими экспериментальными данными иизвестными результатами других авторов.Практическая значимость работы определяется возможностьюиспользования ее результатов для проведения расчетов и оптимизации несущихкомпозитных оболочек отсеков ракет и разгонных блоков, а такжемногостеночных оболочек различного назначения.На защиту выносятся:1.

Методика проектных расчетов многостеночных композитных оболочек сучетом различных механизмов исчерпания прочности и потериустойчивости.22. Результаты анализа влияния проектных параметров на несущую способностьмногостеночных оболочек. Границы предельных возможностей приодновременной максимизации несущей способности и минимизации массынесущих оболочек.3. Результаты сравнительной оптимизации многостеночных и трехслойныхоболочек с сотовым заполнителем.4. Результаты экспериментального исследования характера деформирования иразрушения фрагментов многостеночных оболочек в условиях воздействияодностороннего нагрева и сжимающих нагрузок, имитирующих старт и полетРН «Протон».5. Рекомендации по возможности применения многостеночной структуры вконструкциях отсеков ракет-носителей и разгонных блоков.Внедрение результатов. Результаты работы внедрены в учебном процессекафедры СМ1 «Космические аппараты и ракеты-носители» МГТУ им.

Н.Э.Баумана и могут быть рекомендованы для использования при оптимальномпроектировании несущих оболочек летательных и космических аппаратов.Личное участие соискателя в получении результатов, изложенных вдиссертации. Разработка методики, создание программно-алгоритмическогообеспечения расчётов, проведение проектных расчётов многостеночныхоболочек, их анализ и обобщение.Апробация основных результатов работы. Основные положения ирезультаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: XXXIIIмеждународной заочной научно-практической конференции «Научнаядискуссия:вопросытехническихнаук».(Москва,2015г);Международной научно-практической конференции «Современные технологиии технический прогресс». (Воронеж, 2015г); VII Всероссийской научнопрактической конференции «Научная дискуссия: гуманитарные, естественныенауки и технический прогресс», (Ростов-На-Дону, 2015г); Международнойконференции с элементами научной школы для молодежи «Материалы итехнологии новых поколений в современном материаловедении».

(Томск,2015г); IV Международной научной конференции «Фундаментальныеисследования и инновационные технологии в машиностроении». (Москва,2015г); XLIX Научных Чтениях памяти К.Э. Циолковского. (Калуга, 2015г);Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 100-летию содня рождения Федосьева В.И., (Москва, 2016г).Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ.Основное содержание диссертационного исследования отражено в 3 научныхстатьях, опубликованных в рецензируемых ВАК Минобрнауки РФ журналах, ив 7 докладах и их аннотациях, опубликованных в сборниках трудов научныхконференций.Структура и объём диссертации.

Диссертация состоит из введения, пятиглав, заключения и списка литературы. Общий объем составляет 110 страниц,28 рисунков и 10 таблиц. Список литературы содержит 104 наименования.3СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обосновывается актуальность темы диссертации,определяется объект и предмет исследования, формулируются цель и задачиисследования, научная новизна и практическая значимость работы, приводятсяописание ее структуры и содержания.В первой главе представлено современное состояние проблемоптимальногопроектированиянесущихоболочечныхкомпозитныхконструкций. Глава содержит описание существующих формулировок ипостановок задачи оптимального проектирования таких конструкций, и такжеподходов и методов решения этих задач.

Приведен обзор публикаций,посвященных проблемам оптимального проектирования композитныхконструкций, прежде всего, применительно к конструкциям ракетнокосмической техники. Отмечены работы Н.А. Алфутова, Н.В. Баничука,В.А. Бунакова, В.В. Васильева, П.А. Зиновьева, Ю.В. Немировского, Б.Г. Попова,А.Ф. Разина, А.А. Смердова и многих зарубежных авторов.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации