Уточнение границ зоны пластических деформаций диафрагмы топливного бака
Автор: Климовский Д.А., Журавлев В.Ю.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 2 т.25, 2024 года.
Бесплатный доступ
Актуальным направлением теоретических и практических исследований в области ракетостроения является обеспечение бесперебойной и надежной работы жидкостных ракетных двигателей. Надежная работа и запуск двигателя в условиях невесомости невозможны без гарантированного разделения жидкой и газовой фазы в топливном баке. Для решения данной задачи применяются металлические выворачивающиеся диафрагмы-разделители. Исследование процесса выворачивания металлических диафрагм-разделителей позволяет проектировать их для топливных баков различного размера и формы по заданным параметрам вытеснения компонента и является актуальным объектом исследования. Известные математические зависимости не обладают достаточной точностью и соответствием результатам экспериментов. Для повышения качества проектирования при использовании любого деформационно-энергетического подхода необходимо повысить точность определения границ зоны пластического деформирования диафрагм на различных этапах выворачивания. Уточнение границ этой зоны возможно при использовании современных средств компьютерного моделирования. Приведено описание и результат моделирования металлических диафрагм с различными геометрическими параметрами, нагруженных равномерным давлением, с учетом пластических свойств материала в программном комплексе MSC NASTRAN. В результате работы определена уточненная зона пластических деформаций металлических выворачивающихся диафрагм топливных баков. Введены новые углы, описывающие эту зону. Получены зависимости этих углов от угла торовой области, не зависящие от геометрических параметров диафрагмы. Выявлены условия, при которых использование уравнения энергетического принципа нецелесообразно из-за наличия мембранных напряжений.
Диафрагма-разделитель, конечно-элементное моделирование, осесимметричный конечный элемент, msc nastran
Короткий адрес: https://sciup.org/148329066
IDR: 148329066 | DOI: 10.31772/2712-8970-2024-25-2-223-232
Список литературы Уточнение границ зоны пластических деформаций диафрагмы топливного бака
- Технология сборки и испытаний космических аппаратов / И. Т. Беляков, И. А. Зернов, Е. Г. Антонов и др. ; под общ. ред. И. Т. Белякова и И. А. Зернова. М.: Машиностроение, 1990. 352 с.
- Гардымов Г. П., Парфенов Б. А., Пчелинцев А. В. Технология ракетостроения. СПб.: Спец. лит-ра, 1997. 320 с.
- Залесов В. Н., Даев И. Ф. Пластическое деформирование вытеснительных диафрагм. М.: Машиностроение, 1977. 72 с.
- Ефремов В. Н., Журавлев В. Ю., Якубович О. П. Разделители топливных баков с отрицательной деформацией параллели: монография. Красноярск, 2005. 76 с.
- Кубриков М. В., Журавлев В. Ю. Проектирование диафрагм-разделителей удлиненных топливных баков // 2010. Вестник СибГАУ. № 4(30). С. 105–107.
- Кинематика тонкостенных выворачивающихся оболочек при пластическом деформировании / В. Ю. Журавлев, Д. А. Климовский, Л. П. Назарова, Е. В. Фалькова // Механика. Исследования и иновации. 2018. Вып. 11. С. 75–79.
- Хромов А. И., Кочеров Е. П., Григорьева А. Л. Поверхность нагружения, связанная с линиями уровня поверхности деформаций несжимаемого жёсткопластического тела // Вестник Самарского гос. тех. ун-та. Сер.: Физ.-мат. науки. 2006. № 43. С. 88–91.
- Кочеров Е. П., Хромов А. И. Деформационные состояния и разрушение идеальных жёстко-пластических тел // Вестник Самарского гос. тех. ун-та. Сер.: Физ.-мат. науки. 2006. № 42. С. 66–71.
- Конечно-элементное моделирование тонкостенной оболочки в зонах большой кривизны в программном комплексе MSC NASTRAN / И. С. Михина, Д. О. Шендалев, В. Ю. Журавлев и др. // Решетневские чтения: материалы XXIII Междунар. науч. конф. (11–15 ноября 2019, г. Красноярск): в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; СибГУ им. Решетнева. Красноярск, 2019. Ч. 1. С. 44–46.
- Рычков С. П. Моделирование конструкций в среде FEMAP with NX NASTRAN. М.: ДМК Пресс, 2013. 784 с.
- Рудакова К. Н. FEMAP 10.2.0. Геометрическое и конечно-элементное моделирование конструкций. К.: КПИ, 2011. 317 с.
- Шимкович Д. Г. Расчет конструкций в MSC NASTRAN for Windows. М.: ДМК Пресс, 2003. 448 с.
- Безмозгий И. М., Софинский А. Н., Чернягин А. Г. Моделирование в задачах вибропрочности конструкций ракетно-космической техники // Космическая техника и технологии. 2014. № 3 (6). С. 71–80.
- Конечно-элементное моделирование авиационных конструкций в программном комплексе MSC NASTRAN: метод. указания / сост. А. С. Кузнецов и др. Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2010. 69 с.
- Климовский Д. А. Моделирование напряженно-деформированного состояния упруго-пластичного разделителя топливного бака // Авиакосмические технологии (АКТ-2020): тр. XXI Междунар. науч.-тех. конф. и шк. молодых уч., аспирантов и студентов. II Тур. Воронеж, 2020. С. 272–278.
- Klimovskiy D. A., Zhuravlev V. Yu. Investigation of the stress-strain state for the fuel tank separator // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2022. Vol. 1230. P. 012010.
