Анализ частот продольных и поперечных колебаний сетчатой цилиндрической оболочки с отверстиями

На протяжении тридцати лет композитные сетчатые цилиндрические оболочки, обладающие высокой удельной прочностью и жесткостью, находят применение в ракетной и космической технике. В последнее время композитные сетчатые цилиндрические оболочки широко применяются в качестве корпусов космических аппаратов. Сетчатая оболочка является несущей конструкцией, к которой присоединяются приборы и механизмы космического аппарата. Один край такой оболочки прикреплен через адаптер к ракетоносителю. Сегодня используемые в качестве корпусов космических аппаратов сетчатые цилиндрические оболочки не имеют вырезов и отверстий в своей структуре. Это существенно затрудняет монтаж оборудования, стыковку кабельных разъёмов и трубопроводов, расположенных внутри сетчатого цилиндра. Очевидно, что наличие вырезов в сетчатой оболочке облегчит процесс монтажа оборудования, но вместе с тем повлияет на её жесткостные характеристики. Описан алгоритм создания конечно-элементной модели сетчатой цилиндрической оболочки, изготовленной из композитного материала, структура которой содержит отверстия. Решена задача определения первой частоты продольных и поперечных колебаний оболочки, один край которой жестко закреплен, а к другому краю прикреплен абсолютно жесткий диск. Выполнен анализ влияния размеров отверстия и жесткости окаймляющего ребра на величину первой частоты колебаний. Приведены значения первой собственной частоты продольных и поперечных колебаний сетчатой оболочки с отверстиями различных размеров. Представлены графики изменения первой частоты продольных и поперечных колебаний в зависимости от ширины окаймляющего ребра. Значение первой частоты продольных или поперечных колебаний оболочки является характеристикой жесткости конструкции. Поэтому результаты модального анализа позволяют сделать определенные выводы о влиянии параметров вырезов на жесткость сетчатой оболочки. Очевидно, что вырезы уменьшают первую частоту продольных и поперечных колебаний оболочки. Окаймляющее ребро позволяет повысить жесткость оболочки с вырезами. По мере увеличения ширины этого ребра происходит увеличение соответствующих первых частот колебаний. Влияние ширины окаймляющего ребра тем заметнее, чем большими размерами обладает вырез в сетчатой структуре. Полученные результаты могут применяться при проектировании силовых конструкций космических аппаратов.