Комплексное прогнозирование термонапряженного и деформированного состояния элементов конструкций ракетных двигателей и энергетических установок

• Автор: Бубнов, Владимир Игоревич
• Шифр специальности: 05.07.05, 05.07.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 104 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Методика расчета термонапряженного и деформированного состояния элементов конструкций РД и ЭУ.

1.1. Физическое и математическое представление метода поэтапного нагружения.

1.2. Математические модели нелинейного поведения материалов при расчетах ТНДС конструкций.

1.3. Комплекс программ расчета термонапряженного состояния РД

Глава 2. Исследования термонапряженного состояния элементов конструкций РД и ЭУ в осесимметричной и плоской постановках

2.1. Исследования термонапряженного состояния критическом сечении сопла

2.2. Исследования термонапряженного состояния разрядной камеры

Т0Е с учетом результатов утяжеленных испытаний

2.3. Исследования термонапряженного состояния элементов конструкций с возможным их контактным взаимодействием.
2.4. Исследование ТНДС критического сечения сопла изделия Глава 3. Исследования термонапряженного и динамического состоя
ния элементов ротора турбонасосного агрегата.
3.1. Методическое обеспечение для расчетов термонапряженного состояния дисков быстро вращающихся турбин.
3.2. Методическое обеспечение для расчетов термонапряженного состояния лопаток турбины ТНА
3.3. Методическое обеспечение для расчетов динамических характеристик многоопорных быстро вращающихся роторов.
Глава 4. Исследование напряженнодеформированного состояния наполнителей.
4.1. Метод оценки механического состояния наполнителей.
4.2. Численные исследование НДС наполнителей.
4.3. Определение оптимального месторасположения замка манжет
ного раскрепления изделия .
Глава 5. Экспериментальное подтверждение в обоснование разработанных методов. Рекомендации и внедрение.
5.1 Оценка механического состояния наполнителей
5.2 Исследование термонапряженного состояния критического сечения изделия .
5.3 Результаты исследования взаимодействия корпуса и ТЗП РДТТ
5.4 Вибропрочность двигателя Т0Е
5.5 Исследование термонапряженного состояния аккумулятора из
МПГ6 при охлаждении.
Выводы.
Список использованных источников


Требует так же совершенствования и развития математических средств, являющихся неотъемлемым инструментом для решения прикладных задач, возникающих при проектировании и отработке конструкций, стойких в агрессивных средах, условиях вакуума при действии механических, термических и вибрационных нагрузок, воздействие которых воспроизводится от запуска к запуску при многоразовом их использовании. Сложность конструкций ДУ и ЭУ, все более напряженные условия их работы, сложность протекающих в них процессов диктуют необходимость создания более точных трехмерных многопараметрических математических моделей, разработки более совершенных алгоритмов и программно — методических средств, базирующихся на многолетнем опыте отработки изделий, экспериментальных данных и натурных обобщениях. Применение в конструкциях ДУ и ЭУ новых материалов, исследование механических и теплофизических свойств которых на образцах затруднено или невозможно, приводит к необходимости создания расчетно-экспериментальных методик. Настоящая работа является расчетно-теоретической, но включает проанализированные автором ситуации, приведшие к аварийным исходам при отработке ДУ и ЭУ. Цель работы. Создание методов решения физически нелинейных задач теории упругости и пластичности при комплексном квазистатическом воздействии на конструкцию нестационарного температурного поля и механических нагрузок. На основании разработанных методик и алгоритмов создать комплекс программ анализа напряженно-деформированного состояния, позволяющего также учитывать развитие и накопление пластических деформаций в конструкции при циклическом воздействии этих нагрузок от запуска к запуску при многоразовом использовании РД и ЭУ. С помощью разработанного комплекса программ провести численные исследования распределений напряжений и деформаций в элементах конструкций РД и ЭУ, численные исследования развития пластических деформаций при действии механических, термических и вибрационных нагрузок, воздействие которых воспроизводится от запуска к запуску при многоразовом их использовании. Научная новизна работы. Методика индивидуальной оценки механического состояния заряда твердого топлива прочноскрепленного с корпусом при его хранении и эксплуатации. Практическая ценность работы. Разработанные комплексный расчетный метод и алгоритмы для решения практических задач прочности и дсформативности позволяют проводить с помощью созданного на их базе программно-методического обеспечения прогноз сложного нестационарного термонапряженного и деформированного состояния элементов конструкции РД и ЭУ, а при многократном нагружении оценить развитие пластических деформаций в материале. Реализация работы. Разработанное программно-методическое обеспечение внедрено в Центре Келдыша, в ОАО НПО ’’Искра” (г. Пермь), использовалось при отработке элементов двигательных установок ОАО НПО «Энергомаш» и КБХМ. Комплекс программ принят в отраслевой фонд алгоритмов и программ ( ОФАП ). Материалы диссертации использованы в «Руководстве для конструкторов по применению углерод - углеродных материалов в соплах» и в эскизном проекте Солнечной энергетической двигательной установки ( СЭДУ ). Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на межведомственных семинарах НИИ тепловых процессов ( в Центре Келдыша ) в , , гг. Италии в , гг. Волга” в г, на 3-м межотраслевом семинаре “Прочность и надежность нефтегазового оборудования” в г. Публикации. Результаты работы опубликованы в научно - технических отчетах и технических справках, в том числе в 4 статьях, в “Руководстве для конструкторов по применению углерод - углеродных материалов в соплах” и в эскизном проекте СЭДУ. Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка используемых источников. Глава 1. Для определения ТНДС и НДС элементов конструкций с учетом перечисленных особенностей широко используются численные методы, среди которых наиболее развит в настоящее время метод конечных элементов (МКЭ), способный учесть практически все перечисленные особенности работы реальной конструкции [ 1 ].