Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Формы возможных отслоений лейнера в металлокомпозитном баллоне высокого давления

Опубликовано: 15.08.2019

Авторы: Егоров А.В.

Опубликовано в выпуске: #8(92)/2019

DOI: 10.18698/2308-6033-2019-8-1911

Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов

Для составных металлокомпозитных баллонов давления предложена схема программного расчета расслоений на базе программного комплекса LS-DYNA в динамической постановке. Конструкция разбивается на объемные конечные элементы типа SHELL и SOLID, в нее вводятся технологические отклонения, учитывается односторонняя связь на поверхности контакта. Анализ расслоений проводится на примере баллона с углепластиковой оболочкой и алюминиевым лейнером в технологическом процессе термообработки баллона. Показано, что при определенных температурах нагрева баллона в нем могут происходить отслаивания лейнера от жесткой композитной оболочки, связанные с локальной потерей устойчивости металлического тонкостенного лейнера в местах наличия технологических отклонений. Отслаивания имеют вид складок (внутреннего прогиба), по форме подразделяющихся на кольцевые и радиальные на днищах и на контурные (переходящие в продольные) на цилиндрической части лейнера. Приведен временнîй процесс образования складок на поверхности лейнера при термообработке баллона (видео).


Литература
[1] Vasiliev V.V. Composite pressure vessels — Analysis, design and manufacturing. Blacksburg, Bull Ridge Publ., 2009, 704 p.
[2] Васильев В.В., Мороз Н.Г. Композитные баллоны давления. Проектирование, расчет, изготовление и испытания: справ. пособие. Москва, Машиностроение; Инновационное машиностроение, 2015, 373 с.
[3] Смердов А.А., Селезнев В.А., Соколов С.В., Смердов А.А., Логачева А.И., Тимофеев А.Н., Логачев А.В. Разработка высокоэффективных композитных баллонов давления с гранульным титановым лейнером для изделий ракетно-космической техники. Конструкции из композиционных материалов, 2015, № 2 (138), с. 15–22.
[4] Тарасов В.А., Бараев А.В., Комков М.А. Унификация шар-баллонов высокого давления РКТ комбинированной конструкции с композитной оболочкой и металлическим лейнером. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2015, № 1 (658), с. 31–41. DOI: 10.18698/0536-1044-2015-1-31-41
[5] Marzbanrad J., Paykani A., Afkar A., Ghajar M. Finite element analysis of composite high-pressure hydrogen storage vessels. J. Mater. Environ. Sci., 2013, 4 (1), pp. 63–74.
[6] Liu P.F., Chu J.K., Hou S.J., Xu P., Zheng J.Y. Numerical simulation and optimal design for composite highpressure hydrogen storage vessel: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2012, no. 16, 1817.
[7] Nunes P.J., Velosa J.C., Antunes P.J., Silva J.F., Marques A.T. Studying the production of filament wound composite pressure vessels. 16th International Conference on Composite Materials (ICCM-16), Kyoto, Japan. 2007.
[8] Zheng J.Y., Liu X.X., Xu P., Liu P.F., Zhao Y.Z., Yang J. Development of high pressure gaseous hydrogen storage technologies. International Journal of Hydrogen Energy, 2012, no. 37, 1048.
[9] Vasilikis D., Karamanos S.A. Mechanics of Confined Thin-Walled Cylinders Subjected to External Pressure. Applied Mechanics Reviews, ASME, 2014, vol. 66, Article Number 010801.
[10] Егоров А.В., Егоров В.Н. Оценка допустимого давления опрессовки металлического лейнера при намотке композитной оболочки. Инженерный журнал: наука и инновации, 2019, вып. 2. DOI: 10.18698/2308-6033-2019-2-1854
[11] Egorov A.V. Studying rigidity of the welded liner — composite shell construction. 2019 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 537 022030. DOI: 10.1088/1757-899X/537/2/022030
[12] Егоров А.В., Егоров В.Н. Устойчивость нагретого кольца в жесткой обойме. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2019, № 3, с. 62–77. DOI: 10.18698/0236-3941-2019-3-62-77