С.С. Гаврюшин, Е.Е. Красновский, О.В. Короткая, П.П. Стриженко, Р.Э. Катков
8
Эквивалентные напряжения по Мизесу в области сварного шва в
стыке на стационарном режиме составляют в среднем порядка 40 %
от предела прочности материала камеры, а для материала проставки
сопла превышают 60 % от его предела прочности. Недостаточность
экспериментальных данных о циклической долговечности материа-
лов конструкции не позволяет сделать достоверное заключение о
степени опасности остаточных напряжений и деформаций в месте
стыка охлаждаемой части с насадком радиационного охлаждения.
Основной причиной появления значительных пластических дефор-
маций является высокий температурный градиент, вызванный суще-
ственным (на порядок) различием коэффициентов теплопроводности
материала огневой стенки и материала внутренней проставки сопла.
Для уменьшения пластических деформаций рекомендуется рассмот-
реть возможность замены материала огневой стенки сопла материа-
лом с более высоким коэффициентом теплопроводности.
Причиной значительных пластических деформаций в ребрах
охлаждения также представляются температурные градиенты. Для
возможного уменьшения пластических деформаций в области стыка
развальцованной оболочки камеры со сверхзвуковой частью сопла
рекомендуется рассмотреть вопрос об использовании материала с
более высоким пределом текучести, а также возможность изменения
геометрии канала для снижения температуры внутренней оболочки и
(или) уменьшения градиентов температур.
Оценка циклической прочности конструкции [18, 19] может быть
проведена при наличии дополнительных экспериментальных данных
о свойствах материала, поскольку разработанный алгоритм позволяет
реализовать расчет конструкции при циклически изменяющихся
нагрузках.
Рассмотрим подробнее расчет стыка сопловой охлаждаемой ча-
сти с насадком радиационного охлаждения (подконструкция II–D).
Для подконструкции II последовательно решали две задачи: стацио-
нарную задачу теплопроводности и задачу расчета НДС. Для реше-
ния задачи теплопроводности применяли десятиузловой тетраэд-
ральный конечный элемент SOLID87 с одной степенью свободы в
каждом узле — температурой. Конечно-элементная модель содержа-
ла 68
495 узлов и 36
704 элементов — тетраэдров второго порядка
(см. рис. 4).
Для решения прочностной задачи применяли SOLID187 — деся-
тиузловой объемный элемент с тремя степенями свободы в каждом
узле (см. рис. 1). Расчет проводили последовательно на каждом из
трех режимов с учетом предварительно достигнутого НДС.
Результаты расчета НДС для критических зон подконструкций
представлены в таблице.
