Технічна діагностика та неруйнівний контроль, 2016, №02



2016 №02 (02)

DOI of Article 10.15407/tdnk2016.02.03

2016 №02 (04)

---

Техническая диагностика и неразрушающий контроль, №2, 2016 стр. 28-36
 

Оценка ресурса конструкций ракетно-космической техники при учете влияния концентраторов напряжений в виде отверстий

В. С. Гудрамович, А. В. Репринцев, С. А. Рябоконь, Е. В. Самарская

Institute of Technical Mechanics, NASU

Реферат:
Исследованы оболочечные конструкции ракетно-космической техники с отверстиями, которые являются основным видом концентраторов напряжений при пластическом деформировании материала. При исследовании напряженно-деформированного состояния применены разработанные проекционно-итерационные схемы реализации вариационно-сеточного метода конечных элементов, существенно уменьшающие машинное время расчета по сравнению с традиционным методом конечных элементов (на одной мелкой сетке). На основе разработанного программного обеспечения исследованы задачи напряженно-деформированного состояния при осевом нагружении оболочечно-пластинчатых элементов конструкций с отверстиями с учетом их взаимного влияния при пластических деформациях. Соответствующий анализ дает возможность выбора геометрических параметров элементов конструкций, отверстий, их формы и расстояний между ними, стратегии нагружения, влияющих на несущую способность. Проведен численный анализ влияния подкреплений отверстий. Предложена схема прогнозирования несущей способности отсеков с учетом трансформации зон пластических деформаций при нагружении. Проведено внедрение результатов при расчетах конкретных ракет-носителей. Библиогр. 12, рис.13.
 
Ключевые слова: оболочечные конструкции ракетно-космической техники, пластическое деформирование, методология оценки ресурса, несущая способность
 
The investigation is dedicated to shell structures of rocket-space equipment with holes which are the main type of stress concentrators at material plastic deformation. Developed projection-iteration schemes of variation-mesh finite element method were used for investigation of stress-strain state. They significantly reduce computer calculation time in comparison with traditional finite element method (using one fine mesh). Developed software became a basis for investigation of the problems of stress-strain state at axial loading of shell-plate elements of the structures taking into account their mutual effect at plastic strain. Corresponding analysis provides for the possibility of selection of geometry of structure elements, holes, their shape and distance between them, loading strategy effecting their carrying capability. Numerical analysis of was carried out for investigation effect of holes supports. A scheme was proposed for prediction of carrying capacity of cells taking into account zones of plastic deformations at loading. Implementation of the results at calculation of specific launch vehicles was carried out. Ref. 12, Figures 13
 
Keywords: shell structures of rocket-space equipment, holes, plastic deformation, life evaluation procedure, carrying capacity
 

1. Шестьдесят лет в ракетостроении и космонавтике; под общ. ред. А. В. Дегтярева. – Днепропетровск: АРТ-ПРЕСС, 2014. – 540 с.
2. Гудрамович В. С. Моделирование напряженно-деформированного состояния оболочечных конструкций ракетной техники и энергетики / В. С. Гудрамович // Техническая механика. – 2013. – № 4. – С. 97–104.
3. Гудрамович В. С. Влияние отверстий на предельные состояния элементов тонкостенных металлических оболочечно-пластинчатых конструкций / В. С. Гудрамович // Вісник Дніпропетровського ун-ту. Сер. Механіка. – 2014. – Вип. 18, т. 22. – С. 47–60.
4. Zienkiewicz O. C. The Finite Element Method: Its Basic and Fundamentals / 6-th ed. / O. C. Zienkiewicz, R. L. Taylor, J. Z. Zhu. – Amsterdam / London / NY / Oxford / Paris / Tokyo: Elsevier, 2005. – 722 p.
5. Гудрамович В. С. Применение проекционно-итерационных схем МКЭ к решению задач упругопластического деформирования оболочек с отверстиями / В. С. Гудрамович, Е. Л. Гарт, С. А. Рябоконь // Вісник Київського нац. ун-ту ім. Т. Шевченка. Сер. Фіз.-мат. науки. – 2013. – Вип. 3. – С. 55–58.
6. Hudramovich V. S. Elastoplastic deformation of nonhomogeneous plates / V. S. Hudramovich, E. L. Hart, S. A. Ryabokon // J. Eng. Math. – 2013. – 78. – P. 181–197. https://doi.org/10.1007/s10665-010-9409-5
7. Hart E. L. Projection-iterative schemes for realization of the finite element method in problems of deformation of plates with holes and inclusions / E. L. Hart,V. S. Hudramovych // J. of Math. Sci. – 2014. – 203, № 1. – P. 55–69. https://doi.org/10.1007/s10958-014-2090-x
8. Гарт Е. Л. Проекційно-ітераційні схеми реалізації методу скінченних елементів в задачах деформування пластин з отворами та включеннями / Е. Л. Гарт, В. С. Гудрамович // Математичні методи і фізико-механічні поля. – 2013. – 56, № 2. – С. 48–59.
9. Гудрамович В. С. Скінченно-елементні схеми аналізу процесу розсіяного руйнування пружно-пластичних тіл з локальними концентраторами напружень / В. С. Гудрамович, Е. Л. Гарт // Механіка руйнування матеріалів і міцність конструкцій: 5-а Міжнарод. конф., червень 2014 р., Львів, Україна: зб. наук. праць / під заг. ред. В. В. Панасюка. – Львів: ФМІ ім. Г. В. Карпенка НАНУ, 2014. – С. 39–42.
10. Гудрамович В. С. Проекционно-итерационная модификация метода локальных вариаций для задач локальной устойчивости сферических оболочек / В. С. Гудрамович, Э. Л. Гарт // Доповіді НАН України. – 2015. – № 8. – С. 35–41.
11. Гарт Э. Л. Проекционно-итерационная модификация метода локальных вариаций для задач с квадратичным функционалом / Э. Л. Гарт, В. С. Гудрамович // Прикладная математика и механика. РАН. – 2016.– 80, Вып. 2.– С. 218–230.
12. Гудрамович В. С. Моделювання та дослідження впливу підкріплень прямокутних отворів на напружено-деформований стан пластини / В. С. Гудрамович, Е. Л. Гарт, С. А. Рябоконь // Математичні проблеми механіки неоднорідних структур: IХ Міжн. наук. конф., вересень 2014 р., Львів, Україна: матер. конф.; під заг. ред. І. О. Луковського, Г. С. Кіта, Р. М. Кушніра. – Львів : Ін-т прикладних проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАНУ, 2014. – С. 43–46.
13. Моделирование процесса деформирования пластинчатых элементов железобетонных конструкций объектов теплоэнергетики с использованием метода конечних элементов / В. С. Гудрамович, В. М. Левин, Э. Л. Гарт [и др.] // Техническая механика. – 2015.– № 2. – С. 59–70.

 
Поступила в редакцию 05.04.2016 36
Подписано в печать 30.05.2016.