Стр. 9 - А.А. Смердов, С.В. Тащилов, К.А. Пономарев, А.Н. Миронихин - Особенности постановки и решения задач оптимизации структуры и состава пространственно армированных углерод-углеродных и углекерамических композитных конструкций ракетной техники

Механический расчет — это расчет напряженно-деформированного
состояния участка конструкции путем решения уравнения теории
упругости в квазиодномерной цилиндрической постановке методом
начальных параметров [14].
При расчете учитываются значения температуры, геометрические
параметры конструкции, (а также сетка), полученные в ходе ее тепло-
вого расчета. Принимаются следующие допущения:
— напряженно-деформированное состояние слабо изменяется вдоль
оси симметрии;
— в конструкции отсутствуют изгибные деформации;
— для материала конструкции выполняется закон Гука во всем
интервале деформаций.
В качестве граничных условий принимаются:
— значение давления на внешней стенке, полученное из аэродина-
мического расчета;
— значение давления на внутренней стенке, равное атмосферному.
При формировании заключения о сохранении конструкцией проч-
ности используется критерий наибольших напряжений.
Процесс решения состоит из следующих этапов:
— интерполяция механических свойств материала в узлах сетки
исходя из существующих значений плотностей и температур;
— предсказание значения осевой деформации;
— формирование матриц перехода через участки конструкции;
— осуществление метода начальных параметров;
— получение значений перемещений, деформаций и напряжений в
узлах сетки;
— проверка условия по осевому усилию, при необходимости кор-
ректировка значения осевой деформации и повтор расчета;
— проверка условия прочности конструкции для всех узлов сетки,
получение заключения о прочности конструкции.
Результаты расчета. Решена конкретная оптимизационная зада-
ча, получены значения варьируемых параметров (рис. 4). Результаты
показаны на фоне крайних значений варьируемых параметров. (Тол-
стая сплошная линия — распределение плотности для оптимального
проекта; штриховая — толщина силицированного слоя.) При этом тем-
пература на внутренней стенке составила 347 K; все ограничения по
прочности и величине уноса выполнены.
Видно, что минимальные значения плотности (см. рис. 3) оказыва-
ются недоступны из-за нарушения ограничений по прочности; пред-
ставленный проект является результатом компромисса между требова-
ниями минимальной температуры на внутренней стенке и условиями
прочности конструкции.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012 145