Оценка влияния продольных размеров элементов силового набора подкрепленного отсека ракеты-носителя на их предел выносливости

Авиационная и ракетно-космическая техника


Авторы

Заляев Р. А.

Самарский университет, Московское шоссе, д. 34, г. Самара, Россия

e-mail: zalyaeffruslann@gmail.com

Аннотация

Рассматривается вопрос зависимости предела выносливости от продольных размеров силовых элементов конструкции подкрепленного отсека ракеты-носителя. С использованием возможностей программного модуля “SolidWorks Simulation” проведены виртуальные испытания унифицированных образцов, а также стыковочного стрингера двутаврового сечения на усталость. Представлены результаты виртуальных испытаний для определения предела выносливости при различных соотношениях продольных и поперечных размеров исследуемых элементов. По результатам виртуальных испытаний сделан вывод о том, что в рассматриваемом диапазоне отношения продольных размеров к поперечным предел выносливости не изменяется.

Ключевые слова:

ракета космического назначения, хвостовой отсек, силовой набор, циклическое нагружение тягой двигателя, предел выносливости балок, усталость балок, продольные размеры элементов силового набора, виртуальные испытания на усталость

Список источников

  1. Гапоненко О.В., Гаврин Д.С., Свиридова Е.С. Анализ структуры стратегических планов развития ракетно-космической промышленности методом классификации НИОКР космических функциональных и промышленных технологий // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 1. С. 64-81.
  2.  Яценко М.Ю., Воронцов В.А. Постановка задачи выбора схемных решений мультироторного летательного аппарата для исследования планеты Венера // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 2. С. 67-74. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=180649
  3.  Боровик И.Н., Астахов С.А., Мукамбетов Р.Я. Анализ технического облика безгенераторной кислородно-водородной жидкостной ракетной двигательной установки межорбитального транспортного аппарата многократного использования, выводящего полезный груз на окололунную орбиту // Вестник Московского авиационного института. 2022. Т. 29. № 3. С. 122-135. DOI: 10.34759/vst-2022-3-122-135
  4.  Куренков В.И. Основы проектирования ракет-носителей. Выбор основных характеристик и формирование конструктивного облика. Самара: Изд-во СГАУ, 2011. 457 с.
  5.  Паничкин Н.И., Слепушкин Ю.В., Шинкин В.П., и др. Конструкция и проектирование космических летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1986. 344 с.
  6.   Грабин Б.В., Давыдов О.И., Жихарев В.И., и др. Основы конструирования ракет-носителей космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1991. 416 с.
  7.  Голубев И.С., Самарин А.В. Проектирование конструкций летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1991. 512 с.
  8.  Fleeman E.L. Tactical missile design. (Aiaa Education Series). American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2001. 267 p.
  9.  Галкин В.И., Галкин Е.В., Палтиевич А.Р., и др. Изучение технологических схем производства деталей типа «СЕГМЕНТ ШПАНГОУТА» // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 2. С. 210-220.
  10.  Заляев Р.А. Расчет рамы маршевой двигательной установки с учетом динамического нагружения пульсирующей тягой // Управление движением и навигация летательных аппаратов: Сборник трудов XXVI Всероссийского семинара (14–16 июня 2023; Самара). Самара: Изд-во Самарского университета, 2023. С. 114-119.
  11.  Castillo E., Lόpez-Aenlle M., Ramos A., et al. Specimen length effect on parameter estimation in modelling fatigue strength by Weibull distribution // International Journal of Fatigue. 2006. Vol. 28. No. 9, pp. 1047-1058. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2005.11.006
  12.  Бохоева Л.А., Курохтин В.Ю., Перевалов А.В., и др. Испытания элементов конструкций и узлов вертолета на усталостную прочность // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 1. С. 7-16.
  13.  Рыбаулин А.Г., Сидоренко А.С. Напряженное состояние и ресурс конструкции с дискретными сварными соединениями при стационарных случайных колебаниях // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23. № 2. С. 125-137.
  14.  Евдокимов Д.В., Алексенцев А.А., Ахтамьянов Р.М. Разработка комплексной методики оценки отклонений формы изделия и его ресурса в зависимости от технологических остаточных напряжений // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 2. С. 164-173. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=180659
  15.  Forrest P. Fatigue of Metals. Oxford: Pergamon Press, 2014. 436 p.
  16.  El Khoukhi D., Morel F., Saintier N., et al. Scatter and size effect in high cycle fatigue of cast aluminum-silicon alloys: A comprehensive experimental investigation // Procedia Structural Integrity. 2022. Vol. 38, pp. 611-620. DOI: 10.1016/j.prostr.2022.03.063
  17.  Каргин В.А., Скороходов Я.А., Николаев Д.А., и др. Алгоритмы оценивания вероятностных характеристик информационных процессов по статистикам превышений уровней // Труды МАИ. 2015. № 84. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=63145
  18.  Ravi Chandran K.S., Galyon Dorman S.E. The nature of specimen-size-effect on fatigue crack growth and net-section fracture mechanics approach to extract the size-independent behavior // International Journal of Fatigue. 2021. Vol. 145: 106088. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2020.106088
  19.  Verma G., Weber M. SolidWorks Simulation 2017 Black Book. Eastman, GA: Cadcamcae Works, 2016. ‎362 p.
  20.  King R.H. Finite Element Analysis with Solidworks Simulation. Boston, MA: Cengage Learning, 2018. 432 p.
  21.  Akin J.E. Finite Element Analysis Concepts via Solidworks. Singapore: World Scientific, 2010. 348 p. 
  22.  Змызгова Т.Р. Развитие методов диагностики усталостных повреждений деталей металлоконструкций по показаниям датчиков деформаций интегрального типа // Актуальные вопросы современной науки: Сборник научных трудов. Новосибирск: ЦРНС-Сибпринт, 2009. Выпуск 07 (книга 1). С. 103-109. 
  23.  Boyer E.H. Atlas of Fatigue Curves. Russell, OH: ASM International, 1986. ‎ 518 p.
  24.  Finckenor J., Rogers P., Otte N. CORSS: Cylinder Optimization of Rings, Skin and Stringers. NASA Technical Paper 3457, 1994. 92 p.
  25.  Jonsson J.C., Chapman D.J., Farbaniec L., et al. Effect of Dislocation Density on the Dynamic Strength of Aluminium // Journal of Dynamic Behavior of Materials. 2024. Vol. 10. No. 1, pp. 426–440. DOI: 10.1007/s40870-024-00436-8
  26.  Wang S.C., Zhu Z., Starink M.J. Estimation of dislocation densities in cold rolled Al-Mg-Cu-Mn alloys by combination of yield strength data, EBDS and strength models // Journal of Microscopy. 2005. Vol. 217. No. 2, pp. 174-178. DOI: 10.1111/j.1365-2818.2005.01449.x
  27.  Adachi H., Miyajima Y., Sato M., et al. Evaluation of Dislocation Density for 1100 Aluminium with Different Grain Size during Tensile Deformation by using In-Situ X-ray Diffraction Technique // Materials Transactions. 2015. Vol. 56. No. 5, pp. 671-678. DOI: 10.2320/matertrans.L-M2015803
  28.  Sidor J.J., Chakravarty P., Bátorfi J.G., et al. Assessment of Dislocation Density by Various Techniques in Cold Rolled 1050 Aluminum Alloy// Metals. 2021. Vol. 11. No. 10:1571. DOI: 10.3390/met11101571
  29.  Заляев Р.А., Кирпичев В.А. Моделирование предела выносливости корсетных образцов в зависимости от размеров поперечного сечения методом получения поверхности усталости // Математическое моделирование и краевые задачи: Материалы XII Всероссийской научной конференции с международным участием (17–19 сентября 2024; Самара). Самара: СамГТУ, 2024. Т. 1. С. 131-133.
  30.  Заляев Р.А. Зависимость предела выносливости от эксплуатационных факторов // Естественные и технические науки: сб тезисов L Самарской областной студенческой научной конференции (15-26 апреля 2024; Самара). СПб.: Эко-Вектор Ай-Пи, 2024. Т. 1. С. 302-303.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2026