А.А. Смердов, Л.П. Таирова, К.П. Баслык, А.В. Артемьев, В.А. Нелюб, А.С. Бородулин
4
заполнителя заполнитель в виде стенок не может обеспечить сколько-
нибудь заметный модуль сдвига многостеночной структуры в плоско-
сти, перпендикулярной плоскости стенок. При этом средний модуль
сдвига в плоскости стенок имеет достаточно большое значение. При
анализе прочности необходимо учитывать возможность разрушения не
только обшивок, но и стенок, и (особо) углепластиковых вставок. В си-
лу высокой жесткости последних напряжения в них оказываются значи-
тельно больше средних по структуре, что может привести к их прежде-
временному разрушению.
Однако наибольшие отличия наблюдаются при анализе местной
устойчивости трехслойной и многостеночной структур. Здесь имеют
место качественно различные механизмы исчерпания несущей спо-
собности. Если местная потеря устойчивости трехслойной структуры
означает потерю устойчивости каждой из тонких обшивок с дефор-
мированием находящегося между ними заполнителя [4], то анало-
гичный термин для многостеночной структуры имеет смысл потери
устойчивости удлиненных пластинок, сжатых вдоль длинных сторон
[5]. При этом в роли таких пластинок могут выступать как части об-
шивок, расположенные между стенками, так и сами стенки (в общем
случае условия потери устойчивости этих объектов различны).
Некоторые результаты расчетного анализа двух рассматриваемых
структур приведены на рис. 3. Расчеты проводили для крупногабарит-
ной цилиндрической оболочки приборного отсека третьей ступени РН
«Протон», имеющей радиус 2,05 м и длину 1,376 м. Нагрузка — осевое
сжатие; материал обшивок — углепластик на основе ленты ЛУ-П и
связующего ЭНФБ для трехслойных оболочек и инжекционного свя-
зующего типа Т-02 — для многостеночной оболочки (разработка МГУ
им. М.В. Ломоносова «ИНУМиТ», отечественный аналог ЕР-2400
«PRISM»); сотовый заполнитель в трехслойной оболочке — алюмини-
евая фольга АМг-2Н 2,5/0,03.
Графики показывают зависимость несущей способности (пре-
дельная нагрузка
P
пред
осевого сжатия) от структуры армирования
обшивок. Параметры обеих структур выбраны такими, чтобы их мас-
са была примерно одинаковой (поверхностная плотность около
4,5 кг/м
3
); толщина заполнителя (высота стенок) 34 мм; толщина об-
шивок и стенок многостеночной конструкции 1 мм каждая; толщина
обшивок трехслойной конструкции 0,72 мм.
Расчетные методики изложены в работах [6, 7]. При расчете общей
устойчивости используют кинематические гипотезы «ломаной линии»,
прочность рассчитывают по первому разрушению многослойного мате-
риала. Критические напряжения местной потери устойчивости для мно-
гостеночной конструкции определяют по формуле [6]
2
кр
2
2
2
,
yy
xy
ss
xx
xx
xx
D D D D
D D h
