Оптимальне проектування композитних корпусів літальних апаратів зі стільниковим заповнювачем на основі синтезу методу скінченних елементів і аналітичних моделей - Автореферат

Основним критерієм оцінки конструкцій сучасної аерокосмічної техніки є її конкурентоспроможність на світовому ринку, яка реалізується за рахунок зниження вартості конструкцій, підвищення їх ефективності та істотного зниження польотної маси. Хоча такі конструкції знайшли широке застосування в авіаційній та ракетно-космічній техніці починаючи з 60-х років минулого століття, але до теперішнього часу відсутні загальноприйняті підходи до їх оптимального проектування за масою. Наявність неминучих технологічних відхилень в баготовідсікових тришарових оболонках із ПКМ зі СЗ в межах нормованих допусків, а також регламентоване теплове навантаження на конструкцію вимагає обовязкової перевірки забезпечення несучої спроможності її оптимального варіанту з урахуванням відповідного погіршення фізико-механічних характеристик (ФМХ) матеріалів конструктивних елементів. Для визначення несучої спроможності та оптимізації за масою проектних параметрів багатовідсікових тришарових оболонок із композитів зі СЗ в регулярних та нерегулярних зонах застосовано стандартний комплекс МСЕ з розробленим багатоетапним алгоритмом реалізації. Синтез МСЕ та нових моделей СЗ здійснено уведенням в стандартний комплекс МСЕ отриманих аналітичних залежностей для визначення ФМХ СЗ з урахуванням технології його виготовлення із подальшим їх використанням в процесі варіювання геометричними параметрами чарунки та висоти стільника при мінімізації маси багатовідсікових тришарових оболонок.В першому розділі проведено огляд і аналіз стану проблеми мінімізації маси багатовідсікових тришарових оболонок із ПКМ зі СЗ в їх регулярних та нерегулярних зонах для авіакосмічних конструкцій, наведені основні труднощі, які виникають при цьому. Обґрунтовано відмову від аналітичних моделей визначення несучої спроможності та оптимізації проектних параметрів, що вимагають відповідної ідеалізації представлення тришарових агрегатів та видів зовнішніх дій на них, на користь програмних комплексів МСЕ, які дозволяють повною мірою врахувати практично весь спектр зовнішніх навантажень, прикладених до обєкту за будь-яким законом їх зміни, в рамках синтезу МСЕ з новими аналітичними моделями найслабшої ланки даного класу конструкцій - СЗ. Оскільки в процесі експлуатації даний клас конструкцій часто сприймає теплові навантаження, то в даному блоці також запропоновано здійснювати перевірку несучої спроможності оптимального варіанту багатовідсікової тришарової оболонки із ПКМ зі СЗ, що враховує погіршення ФМХ конструктивних елементів, повязане з підвищенням температури. Для поперечного стиснення представницького елемента СЗ дана умова приймає вигляд: ,(3) стільниковий багатовідсіковий мінімізація маса де - сумарне зусилля в представницькому елементі, що діє в приведеному заповнювачі, еквівалентному СЗ; - зусилля, що діє в грані I типу; - зусилля, що діє в грані II типу; - зусилля у фіктивному ребрі. Існуючу аналітичну залежність для визначення ФМХ СЗ було уточнено наступними коректуючими функціями: (4) де індекс «б» при параметрі означає їх базове (фіксоване) значення; параметр без цього індексу - варірується; - величини ФМХ СЗ, які визначені за стандартними методиками для даних схем випробувань за допомогою побудованих в стандартному комплексі МСЕ моделей, що імітують відповідні випробування СЗ; - величини ФМХ СЗ, що знайдені за існуючими аналітичними залежностями при базових параметрах геометрії чарунки СЗ.Запропонована та реалізована концепція мінімізації маси багатовідсікових тришарових оболонок із ПКМ зі СЗ в рамках синтезу МСЕ і аналітичних моделей з багатоетапним алгоритмом реалізації, яка дозволяє наступне: · повною мірою врахувати практично весь спектр зовнішніх дій, прикладених до обєкту за будь-яким законом їх зміни; · оптимізувати основні конструктивні параметри в межах кожного відсіку, що в свою чергу дозволяє виявити та реалізувати повною мірою резерви зниження маси, які не використовуються при колишній орієнтації на оптимальні параметри найбільш навантаженого відсіку, що приймаються для всього виробу в цілому; · врахувати погіршення ФМХ конструктивних елементів, яке спричинене наявністю в них неминучих технологічних відхилень в межах регламентованих допусків на них та теплового навантаження на обєкт, що дає максимально наближене уявлення про дійсну несучу спроможність конструкції.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ