Исследование состояния вытеснительных мембран при циклическом деформировании

• Автор: Княжев, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Аннотация работы
1. Введение
1.1. Характеристики вытеснительных баков двигательных установок
1.2. Анализ основных достижений в области расчета напряженно-деформированного состояния тонких непологих оболочек
в упруго-пластической постановке при больших перемещениях и поворотах
1.3. Постановка задачи
2. Основные соотношения расчета напряженно-деформированного состояния гибких мембран вытеснительных емкостей двигательных установок
2.1. Постановка задачи
2.2. Уравнения нелинейной теории неосесимметрично нагруженных оболочек вращения при больших перемещениях и поворотах
2.3. Уравнения связи напряжений и деформаций
3. Алгоритмы решения задач на ПЭВМ
3.1. Обзор известных решений задач сильного изгиба тонких оболочек..
3.2. Формулировка нелинейной краевой задачи
3.3. Численный метод решения
3.4. Программа для ПЭВМ расчета напряженно-деформированного состояния вытеснительных мембран
4. Долговечность тонких оболочек в условиях циклического деформирования
4.1. Характеристика области малоцикловой усталости материала
4.2. Обзор гипотез накопления повреждений при малоцикловой усталости
4.3. Выбор рабочей гипотезы накопления повреждений
4.4. Алгоритм определения повреждаемости
4.5. Блок-схема определения повреждаемости при малоцикловом нагружении
5. Решение прикладных задач по расчету мембран вытеснительных систем
5.1. Решение тестовых задач сильного изгиба тонких оболочек
5.2. Расчет процесса выворачивания мембран различных типоразмеров
5.3. Расчет мембран вытеснительных систем на долговечность
6. Основные выводы и результаты
7. Список использованной литературы
АННОТАЦИЯ РАБОТЫ

Актуальность работы. Дальнейшее исследование космоса тесно связано с работами, проводимыми космонавтами на орбитальных станциях, например, ранее действовавшей российской станции "Мир", создаваемой совместными усилиями ряда стран международной станции "Альфа". Их работоспособность во многом определяется доставкой на орбиту топлива, питьевой воды и других жидких продуктов, которая осуществляется кораблями - " грузовиками " в специальных емкостях. Компонент, размещенный в емкости, выдавливается гибкой мембраной в емкости станции. Типовые конструкции подобных емкостей, их прочность и долговечность в условиях эксплуатации и рассматриваются в диссертации. Решение задачи обеспечения работоспособности основных рабочих элементов емкостей - мембран вытеснения, при многократном циклическом нагружении и / или длительной эксплуатации определяет важность и актуальность настоящей работы.
Цель диссертационной работы состоит:
- в создании достаточно эффективных методов и реализующих их алгоритмов определения напряженно-деформированного состояния ( НДС ) и долговечности гибких мембран вытеснительных емкостей, эксплуатируемых в составе двигательных установок ( ДУ ) выведения на орбиту искусственных спутников Земли, орбитальных станций и кораблей - " грузовиков " при
их многократном выворачивании;
- создании математического и программного аппарата решения поставленных задач;
- экспериментальной компьютерной проверке гипотез и положений принятых при разработке методов исследования НДС и долговечности и изложенных в настоящей работе.
Научая новизна работы может быть сформулирована в виде следующих положений:

После разбиения векторов Є , <3 и матрицы О на блоки, из ( 2.19 ) получаем
два векторно - матричных соотношения
і — И ^ | сІСТ л 1Э ]2 г ,
_ (2.22)
сі£2 — &2 ^ Н- &22 ^£У
В соответствии со статической частью гипотезы прямой нормали положим в соотношении ( 2.22 ) £/(7з =0. В то же время в соответствии с кинематической
частью гипотезы прямой нормали необходимо считать СІЄ? =0. В итоге для
исключения противоречий двух частей гипотезы необходимо использовать соотношение
0£х = 15 п -у* , (2.23)
которое после обращения подматрицы Е)и приводит к окончательной форме уравнения связи напряжений и деформаций
(2.24)
ГДе £ ^ — {е и ,Е 22 ’Е12 } > ^2 ? ~ {'т 11 ’ст 22 'а 12 1 >
а индексы " 0 " и " 1 " соответствуют разложению вектора перемещений на постоянную и линейную по координате Из составляющие.
Проинтегрировав ( 2.24 ) по толщине Из, получим связь истинных полных
обобщенных усилий, возникающих в поверхности приведения тонкой оболочки с обобщенными деформациями в дифференциальной форме
йТх =С1(10)^,(0). (2.25)
Умножив обе части соотношения ( 2.22 ) на ССз и проинтегрировав, получаем аналогично