Расчет преднагруженных металлических конструкций в комплексе MSC Nastran на стойкость к воздействию случайной вибрационной нагрузки. Часть 1
Авторы: Шульга А.А., Аликин Н.А., Барышева Д.В.
Опубликовано в выпуске: #6(162)/2025
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов
Представлена методика расчета в комплексе MSC Nastran предварительно нагруженных металлических конструкций на стойкость к воздействию случайной вибрационной нагрузки. Описано аналитическое решение данной задачи для линейных систем с распределенными параметрами на примере предварительно растянутой шарнирно опертой балки. Проведено сравнение численного решения методом конечных элементов с аналитическим решением. В задаче о собственных колебаниях сравниваемыми величинами выбраны собственные частоты колебаний, а в задаче о случайных колебаниях — прогиб, напряжение и усталостная повреждаемость в центральной точке конструкции. Результаты расчета усталостной повреждаемости по представленной методике отвечают требованиям, предъявляемым к решению инженерных задач динамической прочности, поскольку обладают достаточно высокой точностью. Так, относительное отклонение сравниваемых величин составило не более 1 %.
EDN IFMLUF
Литература
[1] Palmgren A. Die Lebensdauer von Kugellagern. Zeitschrift Des Vereines Deutscher Ingenieure, 1924, Bd. 68 (14), S. 339–341.
[2] Светлицкий В.А. Случайные колебания механических систем. Москва, Машиностроение, 1976, 216 с.
[3] Zorman A., Slavič J., Boltežar M. Vibration fatigue by spectral methods — A review with open-source support. Mechanical Systems and Signal Processing, 2023, no. 190, pp. 110–149.
[4] Шульга А.А., Никитин Е.А., Медведский А.Л. Сравнительный анализ спектральных методов расчета усталостной повреждаемости элементов конструкции авиационной техники. Сборник тезисов III Научно-практической конференции аспирантов (г. Жуковский, Технопарк ЦАГИ, 3 декабря 2024 г.). Жуковский, ЦАГИ, 2024, с. 110–118.
[5] Райхер В.Л. Гипотеза спектрального суммирования и ее применение для определения усталостной долговечности при действии случайных нагрузок. Труды ЦАГИ, 1969, № 1134, c. 3–39.
[6] Квалификационные требования. КТ-160G/14G. Условия эксплуатации и окружающей среды для бортового авиационного оборудования (Внешние воздействующие факторы — ВВФ). Требования, нормы и методы испытаний. 2015, 462 с.
[7] Bathe K.J. Finite Element Procedure. Second edition. Klaus-Jurgen Bathe, 2014, 1065 p.
[8] Бидерман В.Л. Теория механических колебаний. Москва, ЛЕНАНД, 2017, 416 с.
[9] Niesłony A., Böhm M. Mean stress value in spectral method for the determination of fatigue life. Acta Mechanica et Automatica, 2012, no. 6, pp. 71–74.
[10] Шульга А.А., Барышева Д.В. Медведский А.Л. Оценка вклада высокочастотной составляющей нагрузки в усталостную повреждаемость металлических конструкций. Сборник тезисов II научно-практической конференции аспирантов (г. Жуковский, Технопарк ЦАГИ, 27 сентября 2023 г.). Жуковский, ЦАГИ, 2023, с. 39–46.
[11] Шульга А.А., Никитин Е.А. Медведский А.Л. Оценка вклада высокочастотной составляющей нагрузки в усталостную повреждаемость авиационных конструкций одномоментным методом. Сборник докладов IX Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики» (Казань, КНИТУ – КАИ, 3–4 октября 2024 г.). Казань, КАИ, 2024, с. 50–52.
[12] Ильичев В.Д. Применение спектрального суммирования усталостных повреждений при сложно-напряженном состоянии конструкции. Ученые записки ЦАГИ, 1979, т. 10, № 2, с. 65–75.
[13] Зарецкий М.В., Сидоренко А.С. Оценка показателей долговечности конструкции авиационного изделия при действии случайных нагрузок. Труды МАИ, 2013, № 70, 8 с. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=44479
[14] Рыбаулин А.Г. Исследование динамического напряженного состояния и долговечности тонкостенных авиационных конструкций с дискретными сварными соединениями при случайном нагружении: спец. 01.02.06 «Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры»: дис. … канд. техн. наук. Москва, 2017, 121 с.
[15] Чухлебов Р.В. Экспериментально-теоретический метод оценки вибрационной прочности авиационных изделий при действии полетных нагрузок: спец. 01.02.06 «Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры»: дис. … канд. техн. наук. Москва, 2019, 98 с.
[16] Xiaocheng X. Random response analysis of pre-stressed structures using MSC/NASTRAN. Beijing, China Academy of Launch Vehicle Technology, 1999, 5 p.
[17] MSC NASTRAN 2022.1 Quick Reference Guide. Newport Beach, MSC Software Corporation, 2022, 3418 p.