Геометрическое и конечно-элементное моделирование сетчатой конической оболочки с геодезической траекторией спиральных ребер
Автор: Хахленкова А.А., Шатов А.В.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Математика, механика, информатика
Статья в выпуске: 2 т.17, 2016 года.
Бесплатный доступ
В космической отрасли в качестве частей ступеней ракет-носителей, силовых конструкций космических аппаратов и адаптеров полезной нагрузки, служащих для связи космического аппарата со средствами выведения, применяются цилиндрические и конические сетчатые оболочки. Конические оболочки, в настоящее время применяемые в АО «ИСС» имени академика М. Ф. Решетнёва», проектируются и изготавливаются методом автоматической намотки с траекториями спиральных ребер, ориентированными вдоль геодезических линий. Такие линии на развертке поверхности конуса представляют собой прямые. Рассматриваются отличительные особенности геометрического и конечно-элементного моделирования конических сетчатых оболочек с геодезической траекторией спиральных ребер, применяемых в качестве адаптеров, обеспечивающих связь космического аппарата с ракетой-носителем. Описан алгоритм вычисления координат точек элементарного сегмента сетчатой конической оболочки. Элементарный сегмент представляет собой набор отрезков, соединенных между собой. Задача о построении геометрической модели элементарного сегмента сводится к определению координат точек начала и конца каждого отрезка сегмента в заданной системе координат в зависимости от основных проектных параметров сетчатой конической оболочки. Алгоритм расчета этих координат получен в результате анализа развертки поверхности сетчатой конической оболочки. Реализация данного алгоритма на встроенном языке программирования любой САПР позволяет в автоматическом режиме строить геометрическую модель элементарного сегмента сетчатой конической оболочки для ее последующего разбиения на конечные элементы. Предлагаемый алгоритм позволит значительно упростить и ускорить процесс анализа сетчатых конических оболочек программными средствами.
Уравнение клеро, коническая сетчатая оболочка, геодезическая траектория, конечно-элементное моделирование, адаптер космического аппарата
Короткий адрес: https://sciup.org/148177571
IDR: 148177571
Список литературы Геометрическое и конечно-элементное моделирование сетчатой конической оболочки с геодезической траекторией спиральных ребер
- Vasiliev V., Barynin V., Rasin A. Anisogrid lattice structures -survey of development and application//Composite Structures. 2001. Vol. 54. P. 361-370.
- Vasiliev V., Razin A. Anisogrid composite lattice structures for spacecraft and aircraft applications//Composite Structures. 2006. Vol. 76. P. 182-189.
- Huybrechts S., Tsai S. W. Analysis and behavior of grid structures//Composite Science and Technology. 1996. Vol. 56. P. 1001-1015.
- Vasiliev V., Barynin V., Razin A. Anisogrid composite lattice structures -development and aerospace applications//Composite Structures. 2012. Vol. 94. P. 17-27.
- Vasiliev V., Razin A., Nikityuk V. Development of geodesic composite fuselage structure//International Review of Aerospace Engineering. 2014. Vol. 7. No. 1. P. 48-54.
- Разин А. Ф., Никитюк В. А., Азаров А. В. Разработка конического композитного сетчатого адаптера с траекториями спиральных ребер, отличающимися от геодезических линий//Вопросы оборон. техники. Сер. 15. 2014. Вып. 3(174). С. 3-5.
- Totaro G. Local buckling modelling of isogrid and anisogrid lattice cylindrical shells with hexagonal cells//Composite Structures. 2013. Vol. 95. P. 403-410.
- Zheng Q., Ju S., Jiang D. Anisotropic mechanical properties of diamond lattice composites structures//Composite Structures. 2014. Vol. 109. P. 23-30.
- Hou A., Gramoll K. Compressive strength of composite latticed structures//Journal of Reinforced Plastics and Composites. 1998. Vol. 17. P. 462-483.
- Deformation and failure mechanisms of lattice cylindrical shells under axial loading/Y. Zhang //International Journal of Mechanical Sciences. 2009. Vol. 51. P. 213-221.
- Анизогридные композитные сетчатые конструкции -разработка и приложение к космической технике/В. В. Васильев //Композиты и наноструктуры. 2009. № 3. С. 38-50.
- Experimental study and finite element analysis of the elastic instability of composite lattice structures for aeronautic applications/E. Frulloni //Composite Structure. 2007. Vol. 78. P. 519-528.
- Рычков С. П. Моделирование конструкций в среде Femap with NX Nastran. М.: ДМК Пресс, 2013. 784 с.
- Morozov E., Lopatin A., Nesterov V. Buckling analysis and design of anisogrid composite lattice conical shells//Composite Structures. 2011. № 93. P. 3150-3162.
- Образцов И., Васильев В., Бунаков В. Оптимальное армирование оболочек вращения из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1977. 144 с.
