Прочность и герметичность гермокапсулы при аварийном падении с различных высот

Гермокапсула является основным контуром герметизации системы обеспечения экологической безопасности для выполнения экспериментов по исследованию динамических свойств материалов. Для обоснования безопасности при выполнении транспортно-технологических операций проведены численные расчеты методом конечных элементов. Проанализировано напряженно-деформированное состояние элементов гермокапсулы при аварийных падениях с технологических высот на абсолютно жесткое основание. Оценена работоспособность системы герметизации по сохранению прочности основных силовых элементов конструкции, включая болтовые соединения. Для верификации полученных численных оценок выполнены натурные испытания наиболее опасного случая аварийного падения гермокапсулы с двухметровой высоты. Показано, что результаты эксперимента и численного моделирования хорошо согласованы. По данным численных расчетов с использованием верифицированной конечно-элементной модели гермокапсулы спрогнозировано сохранение ее прочности и герметичности при автономном падении с двухметровой высоты и ее падении в составе транспортного контейнера с девяти метров.
EDN: TGCMTT, https://elibrary/tgcmtt

Литература

[1] Герасимов С.И., Одзерихо И.А., Герасимова Р.В. и др. Безопасные условия проведения исследований с баллистическими установками. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2019, № 9, с. 105–114, doi: https://doi.org/10.18698/0536-1044-2019-9-105-114

[2] Илькаев Р.И., Михайлова А.Л., Жерноклетов М.В. ред. Экспериментальные методы и средства в физике экстремальных состояний вещества. Москва, РАН, 2021. 484 с.

[3] Жерноклетов М.В., Глушак Б.Л. ред. и др. Методы исследования свойств материалов при интенсивных динамических нагрузках. Саров, РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2005. 428 с.

[4] Степанов А.С., Музыря А.К., Кузьмин В.П. и др. Взрывозащитная камера. Патент РФ 2450243. Заявл. 03.08.2012, опубл. 10.05.2012.

[5] Долбищев С.Ф., Бондарев А.В., Гришин А.В. и др. Взрывозащитная камера. Патент РФ 2700749. Заявл., 31.08.2018, опубл. 19.09.2019.

[6] Степанов А.С., Мальцев А.П., Беляков В.И., Гордеев И.Н. Соединение крышки с корпусом камеры. Патент РФ 181529. Заявл. 19.03.2018, опубл. 17.07.2018.

[7] Исследование динамических свойств материалов. vniitf.ru: веб-сайт. URL: http://vniitf.ru/article/issledovanie-dinamicheskikh-svoystv-materialov (дата обращения: 30.08.2023).

[8] Тулаева Н.Н., Липатников М.А., Минаев И.В. и др. Прочность гермокапсулы при аварийном падении с высоты 9 метров. Забабахинские научные чтения. Сб. мат. XV Межд. конф. Снежинск, РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2021, с. 212.

[9] Hutton D.V. Fundamentals of finite element analysis. New York, McGraw Hill, 2004. 494 p.

[10] Норри Д., де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов, Москва, Мир, 1981. 304 с.

[11] Баженов В.Г. Математическое моделирование и методы идентификации деформационных и прочностных характеристик материалов. Физическая механика, 2007, т. 10, № 5, с. 91–105.

[12] Баженов В.Г., Нагорных Е.В., Осетров Д.Л. и др. Численно-экспериментальный анализ процессов растяжения-кручения цилиндрических образцов из стали 09Г2С при больших деформациях до разрушения. Учен. зап. казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки, 2018, т. 160, № 3, с. 495–507.

[13] Баландин В.В., Баландин В.В., Брагов А.М. и др. Высокоскоростное деформирование и разрушение стали 09Г2С. Известия РАН. МТТ, 2014, № 6, с. 78–85.

[14] Гохфельд Д.А., Гецов Л.Б., Кононов К.М. и др. Механические свойства сталей и сплавов при нестационарном нагружении. Екатеринбург, Изд-во УрО РАН, 1996. 408 с.

[15] Сорокин В.Г., ред. Марочник сталей и сплавов. Москва, Машиностроение, 1989. 640 с.