Математическое моделирование формообразования поперечно-гофрированной оболочки волновода
Автор: В. В. Тимофеев, И. В. Трифанов, Е. В. Патраев
Журнал: Космические аппараты и технологии.
Рубрика: Новые материалы и технологии в космической технике
Статья в выпуске: 3, 2023 года.
Бесплатный доступ
Гибкие поперечно-гофрированные оболочки используются для создания гибких волноводов, которые соединяют жесткие волноводы. Они компенсируют монтажные напряжения при сборке, обеспечивают компенсации температуры и демпфирования вибраций. Эти волноводы широко применяются в системах связи космических аппаратов, от них требуется гибкость, механическая прочность, геометрическая точность и минимальные потери энергии при включении в передающую линию. В данной работе исследуется процесс гофрирования труб прямоугольного профиля из бронзы БрБ2 для создания поперечно-гофрированных оболочек. Цели работы: 1) анализ технологических процессов гофрирования волноводных труб для подбора наиболее точного метода; 2) проведение численного эксперимента для определения технологических параметров. Исходя из анализа методов поперечного гофрирования выбран наиболее рациональный метод гофрирования жидким пуансоном по твердой матрице. Научная новизна заключается в создании математической модели на основании теории изгибающих моментов и растяжения балки. С ее помощью был проведен математический эксперимент, имеющий прикладную пользу для расчетов технологических операций по гофрированию волновода. Найдены необходимые для гофрирования давления для разной геометрии гофра и выявлены закономерности. Математическая модель имеет прикладную пользу для предварительных расчетов технологических операций гофрирования прямоугольных труб. Расчет позволяет подобрать наиболее оптимальный режим технологического процесса: давление жидкости, деформации, изменение пределов текучести, позволяющих качественно изготовить гибкий волновод. Результат вычислений полезен в предварительном проектировании для определения размеров гофрирующей оснастки и усилия, необходимого для осуществления технологического процесса формовки гофров прямоугольных труб.
Волновод, давление, пластическая деформация, предел текучести, математическое моделирование, штамповка жидкостью, поперечно-гофрированные оболочки.
Короткий адрес: https://sciup.org/14127921
IDR: 14127921 | УДК: 621.372.822 | DOI: 10.26732/j.st.2023.3.05
Mathematical modeling of cross-corrugated waveguide shell formation
Flexible cross-corrugated shells are used to create flexible waveguides that connect rigid waveguides. They compensate for mounting stresses during assembly, provide temperature compensation and vibration damping. These waveguides are widely used in spacecraft communication systems, they are required – flexibility, mechanical strength, geometric accuracy and minimal energy loss when connected to the transmission line. In this paper, the process of corrugating rectangular profile pipes made of BrB 2 bronze to create transversely corrugated shells is investigated. Objectives of the work: 1) analysis of technological processes of corrugation of waveguide pipes to select the most accurate method; 2) conducting a numerical experiment to determine technological parameters. Based on the analysis of the methods of transverse corrugation, the most rational method of corrugation with a liquid punch on a solid matrix has been incorporated. The scientific novelty lies in the creation of a mathematical model based on the theory of bending moments and beam stretching. With its help, a mathematical experiment was carried out, which has an applied benefit for the calculations of technological operations, for the corrugation of a waveguide. The pressures necessary for corrugation for different corrugation geometries are found and patterns are revealed. The mathematical model has an applied use for preliminary calculations of technological operations of corrugation of rectangular pipes. The calculation allows you to choose the most optimal mode of the technological process: fluid pressure, deformation, change in yield strength, allowing you to produce a flexible waveguide qualitatively. The result of the calculations is useful in preliminary design to determine the size of the corrugating equipment and the effort required to implement the technological process of forming the corrugations of rectangular pipes.
Список литературы Математическое моделирование формообразования поперечно-гофрированной оболочки волновода
- Изготовление гибких волноводов для космических аппаратов [Электронный ресурс]. URL: https://tmnpo.ru/node/654 (дата обращения: 22.05.2023).
- Изготовление гофрированных волноводных труб [Электронный ресурс]. URL: https://studfile.net/preview/1676197/page:9/ (дата обращения: 22.05.2023).
- William A. Imbriale, Steven Gao, Luigi Boccia.Space Antenna Handbook // John Wiley & Sons Ltd. United Kingdom, 2012. P. 768.
- ГОСТ 20900–2014. Межгосударственный. СТАНДАРТ. Трубы волноводные медные и латунные прямоугольные. Технические условия. Взамен ГОСТ 20900–75; Введ. 2015–09–01. М.: Стандартинформ, 2015. 17 c.
- ГОСТ 1789–2013. Межгосударственный. СТАНДАРТ. Полосы и ленты из бериллиевой бронзы. Технические условия. Взамен ГОСТ 1789–70; Введ.2015–01–01. М.: Стандартинформ, 2014. 17 c.
- Многоуровневые дискретные и дискретно-континуальные методы локального расчета строительных конструкций: монография / Акимов П. А., Мозгалева М.Л. М.: МГСУ. 2014. 632 с. ISBN 978–5–7264–0907–8
- Исаченков E.И. Штамповка резиной и жидкостью. М.: Машиностроение, 1967. 367 с.
- "Справочник по сопротивлению материалов." – читать интересную книгу автора (Писаренко Г.С. и др.) [Электронный ресурс]. URL: https://reallib.org/reader?file=678387&pg=142 (дата обращения: 22.05.2023).
- Гроховский Д.В. Основы гидравлики и гидропривод: учеб. пособие. СПб.: Политехника, 2013. 236 с.: ил. ISBN 978–5–7325–0962–5
- Логинов Ю.Н. Медь и деформируемые медные сплавы: учеб. пособие. 2-е изд., стер. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. 136 с.
- Сканер механических напряжений STRESSVISION® [Электронный ресурс]. URL: https://stressvision.ru/ (дата обращения: 22.02.2023).
- Трифанов И.В., Оборина Л.И., Бакин А.М. Теоретические основы построения и методы испытаний антеннофидерных устройств средств связи, приборов контроля и обнаружения: учеб. пособие. Сиб. гос. аэрокосмический ун-т. Красноярск, 2010. 108 с.