9 / 18
Устойчивость цилиндрических оболочек в жесткой среде
Инженерный журнал: наука и инновации
# 9·2017 9
Механическое поведение лейнера.
Напряженно-деформирован-
ное состояние цилиндрического лейнера анализируется при его нагре-
ве в жесткой недеформируемой обойме и при внешнем давлении со
стороны охлаждаемой обоймы.
Исследование проводится на двухслойной цилиндрической кон-
струкции, геометрически подобной металлокомпозитному баллону
давления для космической техники с начальными несовершенствами
типа наружного выреза и внутреннего выступа на лейнере (рис. 4).
Это имитирует местное утонение, или утолщение, или просечку лей-
нера, т. е. те дефекты, которые могут встречаться при производстве
баллонов.
Рис. 4
Проведенные численные расчеты при разных длинах вырезов
и выступов по окружной координате φ и при разных соотношениях
длин вырезов и выступов показали, что наибольшая концентрация
напряжений происходит в случае, когда вырез и выступ располага-
ются в одном секторе (см. рис. 3), где
1 2
φ φ φ.
= =
Именно этот слу-
чай анализируется далее.
Вначале была решена задача нагрева идеального цилиндра в иде-
альной жесткой обойме (без вырезов и выступов). Как и предполага-
лось, отслоения цилиндра от обоймы не произошло, увеличивалась
только толщина цилиндра. Затем исследовалось упругое поведение
лейнера с начальными несовершенствами (см. рис. 4) при обжатии
охлаждаемой обоймой.
Лейнер и обойма изготовлены из стали 20Х13 с характеристика-
ми:
Е
= 200 ГПа,
0,2
в
σ 400 МПа, σ 550 МПа,
0, 3,
=
=
ν =
δ = 16 %,
5
1
α 1,15 10 ,
С
−
= ⋅
°
3
8000 кг/м .
ρ =