Расчетный анализ и оптимизация многостеночных композитных несущих оболочек

В настоящее время актуальным является исследование новой конструктивной схемы несущей оболочки — многостеночной композитной структуры, при изготовлении которой могут быть использованы перспективные технологии инфузии и инжекции. Разработана методика проектных расчетов, содержащая простые инженерные формулы, пригодные при многократном переборе вариантов, который проводится при оптимизации конструкции. С использованием полученных формул проведено расчетное исследование несущей способности оболочек с учетом различных механизмов исчерпания прочности и потери устойчивости. Составлены расчетные алгоритмы и разработаны программные средства для параметрического анализа и оптимизации многостеночных оболочек. На примере конкретного отсека разгонного блока выполнен численный анализ влияния различных параметров на несущую способность конструкции. Показано, что увеличение высоты стенки обусловливает необходимость учета поперечных сдвигов. Проведена сравнительная оптимизация многостеночных и трехслойных оболочек с сотовым заполнителем; построены зависимости, связывающие массу и несущую способность оптимальных конструкций.

Литература

[1] Болтаев П.И., Зорин В.А. Методы расчета подкрепленных оболочек из композиционных материалов. Конструкции из композиционных материалов, 2011, № 2, c. 8–20.

[2] Зорин В.А. Опыт применения композиционных материалов в изделиях авиационной и ракетно-космической техники (Обзор). Конструкции из композиционных материалов, 2011, № 4, с. 44–59.

[3] Смердов А.А., Думанский А.М., Таирова Л.П. Комплексные экспериментальные исследования деформативных и прочностных свойств композитов для отсеков и обтекателей ракет. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. Спец. вып. Крупногабаритные трансформируемые космические конструкции и материалы для перспективных ракетно-космических систем, 2012, с. 124–136.

[4] Смердов А.А., Смердова О.А., Таирова Л.П., Цветков С.В., Тащилов С.В., Магнитский И.В. Экспериментальное исследование жесткостных и прочностных характеристик углепластика. Конструкции из композиционных материалов, 2009, № 3, с. 68–82.

[5] Смердов А.А., Таирова Л.П., Баслык К.П., Артемьев А.В., Нелюб В.А., Бородулин А.С. Расчетно-экспериментальный анализ двух типов структур из углепластика для крупногабаритных ракетно-космических конструкций. Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, № 7. URL: http://engjournal.ru/catalog/ machin/rocket/859.html (дата обращения 24 июня 2014).

[6] Образцов И.Ф., Сироткин О.С., Литвинов В.Б. Интегральные конструкции из композиционных материалов и перспективы их применения. Конструкции из композиционных материалов, 2000, № 2, с. 78–84.

[7] Алфутов Н.А., Зиновьев П.А., Попов Б.Г. Расчет многослойных пластин и оболочек из композиционных материалов. Москва, Машиностроение, 1984. 264 с.

[8] Васильев В.В. Механика конструкций из композиционных материалов. Москва, Машиностроение, 1988. 272 с.

[9] Зиновьев П.А., Смердов А.А. Оптимальное проектирование композитных материалов. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 103 с.

[10] Балабух Л.И., Алфутов Н.А., Усюкин В.И. Строительная механика ракет. Москва, Высшая школа, 1984. 391 с.

[11] Смердов А.А. Оптимальное проектирование оболочек как задача математического программирования. Машиностроение: Энциклопедия; т. 1–3; в 2 кн. Москва, Машиностроение, 1995, кн. 2, с. 233–240.

[12] Zinoviev P.A., Smerdov A.A. Optimal Design of Composite Bars for Space Truss Systems. Optimal Design. Theory and Applications to Materials and Structures. Lancaster (USA), Technomic Publishing Co, 1999, pp. 277–314.

[13] Алфутов Н.А. Основы расчета на устойчивость упругих систем. Москва, Машиностроение, 1991. 336 с.

[14] Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем. Москва, Наука, 1967. 984 c.

[15] Лизин В.Т., Пяткин В.А. Проектирование тонкостенных конструкций. Москва, Машиностроение, 1976. 408 с.

[16] Смердов А.А. Разработка методов проектирования композитных материалов и конструкций ракетно-космической техники. Дис. … д-ра техн. наук. Москва, 2008. 410 с.