Возможности повышения местной устойчивости подкрепленных и интегральных композитных конструкций

Подкрепленные и интегральные композитные конструкции широко используются в современной ракетно-космической технике. Одной из причин исчерпания несущей способности таких конструкций является местная потеря устойчивости композитных пластин, сжатых вдоль длинных сторон. На сегодняшний день не существует расчетных методов, учитывающих при проектировании несущих оболочек корректно все эффекты, связанные с использованием композитов. В предлагаемой работе получены расчетные формулы, позволяющие проводить исследование местной устойчивости элементов подкреплений композитных панелей и оболочек при различных граничных условиях. Приведена сводка коэффициентов, используемых при расчетах устойчивости подкрепляющих элементов. Выполнен численный анализ различных типов и структур подкрепляющих элементов, а также анализ возможностей компромиссной оптимизации композитных структур с целью одновременного обеспечения их общей и местной устойчивости. Показано, что использование современных и перспективных композитов позволяет значительно повысить несущую способность композитных несущих оболочек при условии оптимального проектирования композитных структур подкрепляющих элементов.

Литература

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

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

[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] 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.

[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, вып. 7. URL: http://engjournal.ru/catalog/ machin/rocket/859.html (дата обращения 24 июня 2014).

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

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

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

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

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

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

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

[13] Смердов А.А. Основы оптимального проектирования композитных конструкций. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 88 с.