1. Методологія дослідження міцності конструкцій ракетної техніки

Анотація: Запропоновано методологію дослідження міцності конструкцій і визначення руйнівного навантаження шляхом комп’ютерного моделювання і неруйнівних експериментальних випробувань. В основу розроблення покладено загальні співвідношення пружнопластичності в приростах на основі Лагранжевого підходу із застосуванням принципу віртуальних переміщень з урахуванням геометрично нелінійного характеру деформування конструкції за інтенсивних силових навантажень. Основним методом числового моделювання обрано метод скінченних елементів. Методологія дослідження міцності конструкції має три етапи. На першому досліджують конструкцію у вигляді просторово двовимірної моделі оболонкового типу. За результатами обчислювального експерименту аналізують отримані значення параметрів напружено-деформованого стану моделі та визначають критичні зони конструкції, які мають максимальні значення цих параметрів. На другому етапі досліджень будують деталізовані тривимірні моделі критичних зон конструкції, які враховують геометричні (у т. ч. фактичні товщини елементів) і фізичні особливості конструкції. До побудованих моделей прикладають граничні умови, значення яких отримані за результатами числових експериментів повнорозмірної оболонкової моделі конструкції. За результатами числових експериментів аналізують уточнені значення параметрів напружено-деформованого стану тривимірних моделей і визначають мінімальне руйнівне навантаження. На третьому етапі у визначених критичних зонах конструкції встановлюють датчики деформації і проводять випробування конструкції на міцність неруйнівним навантаженням. Порівнюючи значення деформацій і переміщень, отримані за результатами випробувань і розрахункових експериментів, визначають прогнозне руйнівне навантаження. У рамках розробленої методології досліджено напружено-деформований стан бака окислювача першого ступеня за різних значень внутрішнього тиску, отримано кількісні оцінки його міцності, визначено руйнівне навантаження і локальні зони, з яких, імовірно, почнеться руйнування, показано, що результати оцінювання міцності бака за критерієм максимальних напружень найкраще узгоджуються з експериментальними даними.