Конференции ИВТ СО РАН

Тезисы докладов

В работе изложены методики расчёта напряжённо-деформированного состояния (НДС) метаемых сборок в двумерной осесимметричной и трёхмерной пространственной постановках с использованием квазистатического подхода, обоснование которого представлено в [1]. Для работы с появляющимися согласно принципу Даламбера [2] фиктивными массовыми силами вводится понятие коэффициента перегрузки (или просто перегрузки) N, который определяется отношением ускорения тела a в данный момент к ускорению силы тяжести g: N = a/g. Получаемая при этом система нагрузок является самоуравновешенной, а из рассмотрения исключается постоянная составляющая осевых перемещений элементов сборки. Процесс высокоскоростного метания характеризуется высокой интенсивностью действующих нагрузок на метаемые элементы и вспомогательные устройства – поддоны и ведущие устройства (ВУ), с помощью которых осуществляется разгон сборки. Повышение скорости метания элементов приводит к увеличению действующих на сборку нагрузок, нежелательному уровню деформаций и напряжений и разрушению, как самой сборки, так и метательной установки. Экспериментальные исследования компоновочных схем подобных конструкций являются необходимым и обязательным этапом при их проектировании и отработке. Учитывая большие временные, финансовые и экономические затраты при проведении этих работ, естественным является стремление проектировщиков и конструкторов использовать математические методы механики деформируемого твёрдого тела для моделирования НДС элементов сборки при метании с целью сокращения экспериментальных испытаний. Поэтому наличие методик анализа НДС подобных конструкций, основанных на современных численных методах, является необходимым при их проектировании. Анализ упругопластического НДС метаемой сборки проводится вариационно-разностным методом (ВРМ), реализующим экстремальный вариационный принцип Лагранжа для функционала полной потенциальной энергии системы «тело-нагрузка» методом конечных разностей. Уравнения равновесия и статические граничные условия служат уравнениями Эйлера для функционала энергии. Поэтому при решении задачи упругопластичности в вариационной постановке нет необходимости заранее удовлетворять граничным условиям в напряжениях. ВРМ сводит проблему к отысканию экстремума функции многих переменных – компонент вектора перемещений в узлах конечно-разностной сетки, нанесенной соответствующим образом на исследуемое тело. При дискретизации функционала энергии для производных используются так называемые естественные аппроксимации. Для решения упругопластической задачи используется деформационная теория пластичности. Геометрические соотношения берутся в виде уравнений Коши. В общем случае функционал энергии является неквадратичным и решение физически нелинейной задачи сводится к последовательной минимизации квадратичных функционалов с уточняемыми в каждом приближении параметрами нелинейности. Реализация системы линейных алгебраических уравнений большого порядка относительно искомых перемещений, к которой приводит использование необходимого условия экстремума сеточного аналога функционала энергии, проводится прямым и итерационным методами. При решении двумерных осесимметричных задач реализован численный эксперимент по выявлению наиболее выгодного с точки зрения уровня напряжений и деформаций варианта конструкции поддона для метания стержневого элемента путем изменения параметров его геометрии при фиксированной длине. Рассмотрены вопросы рационального прочностного проектирования осесимметричных сборок с целью уменьшения массы ВУ и повышения скорости метания элемента. Численный анализ трёхмерного деформирования трёх одинаковых секторов ВУ типа «катушка» при метании тяжёлого стержня выявил зону гребёнки (соединение секторов и стержня), как наиболее нагруженный локальный участок секторов, где отмечена значительная неравномерность распределения напряжений и деформаций по её длине, способная привести к разрушению сборки. Для понижения уровня напряжений и деформаций предложено и реализовано несколько технических решения, что позволило значительно снизить величины параметров НДС на гребёнке до значений, позволяющих гарантировать целостность секторов ВУ и всей сборки. Проведенные оценки влияния температуры на НДС секторов ВУ для нескольких температурных режимов выявили значительное увеличение некоторых параметров НДС, хотя интегральные величины, характеризующие деформирование секторов, практически не изменились. ЛИТЕРАТУРА 1. Барашков В.Н. Численный анализ деформирования метаемого поддона // Современные методы проектирования и отработки ракетно-артиллерийского вооружения: Сб. докл. II научн. конф. Волжского регионального центра РАРАН, г. Саров, 29 мая–01 июня 2001 г. – Саров: Изд-во РФЯЦ-ВНИИЭФ. – 2003. – С. 71–78. 2. Бояршинов С.В. Основы строительной механики машин: Учеб. пособие. – М.: Машиностроение, 1973. – 456 с.

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии Обратная связь

[Головная страница] [Конференции]

© 1996-2000, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 1996-2000, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск