Разработка методики расчета параметров динамической устойчивости многослойных композитных трубопроводов летательных аппаратов

• Автор: Коротков, Алексей Васильевич
• Шифр специальности: 05.07.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Йошкар-Ола
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Оглавление

Перечень сокращений
Введение
Глава 1. Современное состояние исследований динамики трубопроводов
1.1. Постановка проблемы
1.2. Свободные колебания прямолинейных труб
1.3. Свободные колебания криволинейных труб
1.4. Вынужденные параметрические колебания
1.5. Методы исследования тонкостенных композитных конструкций
1.6. Цели и задачи работы
Выводы по главе
Глава 2. Методика расчёта многослойных композитных труб
2.1. Постановка задачи. Особенности конструкции
2.2. Описание расчётной модели
2.3. Разрешающая система уравнений
2.4. Предельные переходы. Решения частных задач
2.5. Расчётная модель МКЭ
Выводы по главе
Глава 3. Анализ динамических характеристик тонкостенных криволинейных труб
3.1. Расчёт собственных форм и частот
3.2. Расчёт криволинейных металлических труб
3.3. Расчёт тонкостенных композитных труб
3.4. Устойчивость упругих колебаний. Расчёт критических частот
3.5. Построение областей динамической неустойчивости
Выводы по главе

Глава 4. Анализ расчетных динамических моделей многослойных композитных труб
4.1. Колебания шарнирно-опёртой криволинейной трубы с фланцами
4.2. Оценки гибкости криволинейных композитных труб
4.3. Напряжённое состояние композитной трубы
4.4. Анализ собственных форм и частот колебаний
4.5. Свободные колебания прямолинейных композитных труб
Выводы по главе
Глава 5. Динамическая устойчивость полиимидного трубопровода подачи жидкого кислорода PH «Ангара»
5.1. Расчетная схема трубопровода
5.2. Анализ волновых гидродинамических процессов
5.3. Сравнительный анализ спектров собственных частот
5.4. Анализ устойчивости вынужденных колебаний
Выводы по главе
Общие выводы
Список литературы
Приложение
Приложение

Перечень сокращений
А8СР - автоматизированная система расчёта трубопроводов
ВКМ - волокнистый композиционный материал
ГТД - газотурбинный двигатель
ЖРД - жидкостный ракетный двигатель
КМ - композиционный материал
КЭ - конечный элемент
ЛА - летательный аппарат
МКЭ - метод конечных элементов
НДС - напряжённо-деформированное состояние
НИР - научно-исследовательская работа
ПКМ - полимерный композиционный материал
PH - ракета-носитель
ЭВМ - электронно-вычислительная машина

Глава
Методика расчёта многослойных композитных труб
Во второй главе дана методика расчёта динамических характеристик тонкостенных композитных труб, изготовленных непрерывной намоткой. Рассмотрено нагружение трубы гидродинамическим внутренним давлением.
Решение1 строится на основе приближённого энергетического метода при помощи полубезмоментной теории оболочек и уравнений Лагранжа второго рода. Учитываются начальные технологические неправильности. Труба рассматривается как многослойная торообразная оболочка с переменными параметрами армирования, начальной овальностью и разнотолщинностью. Задача динамики формулируется как задача о вынужденных параметрических колебаниях предварительно напряжённой тонкостенной конструкции Разрешающие уравнения получены в виде связанной системы обыкновенных дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами жёсткости. Решения частных задач сопоставлены с известными решениями.
Альтернативное решение реализует МКЭ. Используется 8-узловой криволинейный изопараметрический КЭ Ахмада: Композитная оболочка рассматривается как вырожденное трёхмерное анизотропное слоистое тело. На основе уравнений теории упругости и гипотез теории тонких оболочек представляются расчётные зависимости МКЭ.
2.1. Постановка задачи. Особенности конструкции
Композитная труба состоит из цельномотанной силовой оболочки и двух «законцовок» в виде вмотанных фланцев (или фитингов) из лёгких сплавов или композитов [27]. Фланцы предназначены для соединения отдельных участков трубопровода друг с другом. Соединения осуществляются посредством сварки фланцев. На практике применяются также клеевые и механические (разъёмные) соединения. Считаем фланцы абсолютно жесткими и невесомыми.