Проектирование металло-композитных трубчатых стержней жестких элементов конструкций ракетной и космической техники

• Автор: Бахвалов, Юрий Олегович
• Шифр специальности: 05.07.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 103 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ.
Введение
1. Анализ каркасно-стержневых конструкций ракетной и космической техники
1.1. Конструктивные особенности
1.2. Анализ конструкций композитных трубчатых стержней
1.3. Обзор работ. Постановка задачи
2. Расчет композитного трубчатого стержня с металлическими законцовками на жесткость
2.1. Модель деформирования клеевого соединения по конусу тонкостенных трубчатых стержней
2.2. Уравнения конусных клеевых соединений и трубчатых стержней
2.3. Разрешающая система уравнений
2.4. Модифицированный вариант метода дифференциальной прогонки
3. Расчет на жесткость конусного механического зацепления
3.1. Модель деформирования конусного зацепления трубчатого стержня
3.2. Потенциальная энергия системы
3.3 Равновесие и устойчивость равновесия системы
3.4. Методика расчета
4. Экспериментально-теоретическое исследование трубчатых металло-композитных стержней и конструкций
4.1. Исследование труб-тяг силовой рамы космического телескопа
4.2. Выбор конструктивных параметров консоли космического телескопа заданной жесткости

4.3. Конструктивно-технологическое решение трубчатого каркаса солнечной батареи
4.4. Анализ жесткости стержней-тяг системы разделения продольного стыка головного обтекателя ракеты-носителя
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ.
Развитие современной ракетной и космической техники сопровождается активным внедрением композиционных материалов (КМ), которые повышают весовую эффективность несущих конструкций за счет своих высоких характеристик прочности, жесткости, малой плотности и возможности формирования требуемых механических свойств в заданных направлениях. Особенно КМ полезны для элементов конструкций летательных аппаратов, к которым предъявляются требования по условиям жесткости. К таким конструкциям можно отнести силовые рамы каркасов космических телескопов, каркасы солнечных батарей, системы разделения головных обтекателей ракет-носителей. Общим в этих конструкциях является наличие силовых трубчатых стержней-тяг. Вопросам проектирования трубчатых стержней и компоновке на их основе каркасных конструкций и посвящена диссертационная работа.
Цель диссертации - разработка методов расчета на жесткость металлокомпозитных трубчатых стержней-тяг и экспериментально-расчетных методов проектирования каркасных конструкций.
Научная новизна работы.
1. Разработан и научно обоснован вариант адаптивной конструкции силовой рамы каркаса космического телескопа, включающий консоли коробчатого сечения, задающие жесткость, и упругие параллелограммы, образованные стержнями-тягами, обеспечивающие стабильность относительного расположения концевых блоков с оптическими элементами.
2. Разработана и научно обоснована конструктивно-силовая схема каркаса солнечных батарей с заданными жесткостными свойствами, оптимальная по массе, собранная из металло-композитных стержней.

тогда Е=ЕП=

Р21 Р22Л
где Ец =
Бг! —
X 8'2н |Х 8'в_,
8'5н 8'н .а ^
с=сп=

X 8г4„"

X з;;

При обратной прогонке:
у=у,= {и;;к„н;„и:}
Ж=Ео =
Р., р,2 |_Р21 Р22.
в=С0 =

где Е„ =
Ег

с» ц/
7н ^6н
. Зв 2в J
8;3„ 8'2н X

Я' Я'
5н ^8»
Я' я'
1_ 1в 4в
8;н 8;к х 8'8в

Уравнения склейки конических оболочек (2.9) будут соответствовать и склейке цилиндрических оболочек, если положить а = 0°.
Уравнения деформирования (2.6) свободной части трубчатого стержня (наружной оболочки) после преобразований имеют вид: