Анализ чувствительности при проектировании композитных размеростабильных космических конструкций
Авторы: Смердов А.А.
Опубликовано в выпуске: #7(19)/2013
DOI: 10.18698/2308-6033-2013-7-857
Раздел: Машиностроение | Рубрика: Ракетно-космическая техника
Анализ чувствительности является неотъемлемой частью процесса создания конструкций высокого совершенства. Для размеростабильных композитных космических конструкций важен подбор структур, отличающихся малой чувствительностью к разбросам характеристик материалов слоев и отклонениям конструктивно-технологических параметров. На базе проведенного анализа чувствительности могут быть обоснованно назначены требования к входному контролю материала, а также система допусков и предельных отклонений. В статье выведены формулы для условий нечувствительности к разбросам характеристик материалов типичных композитных структур. Приведены результаты исследования возможностей сочетания требований размеростабильности и нечувствительности. Дана оценка опасности появления сдвиговых деформаций при нагреве-охлаждении многослойного материала вследствие неточности укладки отдельных слоев. Приведены рекомендации по выбору композитных структур для высокоточных конструкций космической техники, для которых малые значения коэффициентов линейного термического расширения сочетаются с низкой чувствительностью к отклонениям различного рода.
Литература
[1] Молодцов Г.А., Биткин В.Е., Симонов В.Ф., Урмансов Ф.Ф. Формостабильные и интеллектуальные конструкции из композиционных материалов. Москва, Машиностроение, 2000, 352 с.
[2] Принципы проектирования размеростабильных элементов конструкций. Проектирование и производство изделий из полимерных композиционных материалов. В 2 кн. Кн. 1: Проектирование конструкций. Семенов В.И., ред. Москва, Энергоатомиздат, 2002, с. 386-448
[3] Зиновьев П.А. Термостабильные структуры многослойных композитов. Механика конструкций из композиционных материалов. Протасов В.Д., ред. Москва, Машиностроение, 1992, с. 193-207
[4] Смердов А.А. Разработка методов проектирования композитных материалов и конструкций ракетно-космической техники. Дис. ... д-ра техн. наук. Москва, 2008, 410 с.
[5] Смердов А.А., Таирова Л.П., Тимофеев А.Н., Шайдуров В.С. Методика проектирования и экспериментальной отработки размеростабильных трубчатых стержней из углепластика. Конструкции из композиционных материалов, 2006, № 3, с. 12-23
[6] Romashin A.G., Komissar O.N., Zinoviev P.A., Smerdov A.A. Dimensionally Stable Carbon Fibre Reinforced Plastic Tubes. Progress through innovation and cost effectiveness. Proc. of the 19th International SAMPE Europe Conference of the Society for the Advancement of Material and Process Engineering. Paris, 1998, pp. 529-539
[7] Зиновьев П.А., Смердов А.А., Цветков С.В., Кулиш Г.Г., Таирова Л.П. Проектирование и расчет термоактивных элементов интеллектуальных композиционных материалов и конструкций для аэрокосмической техники. Интеллектуальные композиционные материалы и конструкции: Труды 1-го Российского научно-технического симпозиума. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004, с. 121-125
[8] Смердов А.А., Баслык К.П. Возможности управления термическим деформированием космической платформы из углепластика. Механика композиционных материалов и конструкций, 2005, № 1, с. 41-48
[9] Моишеев А.А., Цвелев В.М., Ильясов М.Ф., Смердов А.А., Баслык К.П., Таирова Л.П., Климакова Л.А., Половый А.О. Разработка размеростабильной космической платформы из углепластика. Актуальные вопросы проектирования космических систем и комплексов. Сб. науч. тр. Калуга, Полиграф-Информ, 2009, вып. 7, с. 213-224
[10] Зиновьев П.А., Смердов А.А. Оптимальное проектирование композитных материалов. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006, 103 с.
[11] Хог Э., Арора Я. Прикладное оптимальное проектирование. Механические системы и конструкции. Москва, Мир, 1983, 478 с.
[12] Хог Э., Чой К., Комков В. Анализ чувствительности при проектировании конструкций. Москва, Мир, 1988, 428 с.
[13] Попов Б.Г., Буланов И.М., Сумин Ю.В. Анализ размерных отклонений трехслойных параболических рефлекторов при сборке. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2005, № 2, с. 22-40
[14] Yeh H.-L, Yeh H.-Y. The Effect of Lamina Material Properties on Hygrother-mal Expansion Coefficients of Angle-Ply Laminates. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 2004, vol. 23, no. 15, pp. 1673-1681
[15] Зиновьев П.А. Прочностные, термоупругие и диссипативные характеристики композитов. Васильев В.В., Тарнопольский Ю.М., ред. Композиционные материалы. Москва, Машиностроение, 1990, с. 232-267
[16] Хайер М. Механика пластин из несимметричных слоистых композитов. Прикладная механика композитов. Москва, Мир, 1989, с. 143-175