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

Abstract

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.

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.