CC BY
24
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
УДК 621.45.04.4
М. В. Кубриков Научный руководитель - В. Ю. Журавлев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ОСОБЕННОСТИ ПЛАСТИЧЕСКОГО ВЫВОРАЧИВАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ УЧАСТКОВ
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК
Представлен анализ пластического выворачивания цилиндрических участков металлических оболочек. Особенности выворачивания и проектирования устойчивых металлических оболочек вращения с цилиндрическими участками образующей.
Значительное улучшение использования свободного объема топливного бака, достигается за счет использования металлических выворачивающихся оболочек.
Одной из основных причин, определяющих невозможность использования удлиненных выворачивающихся оболочек, является потеря устойчивости их форм. Отмечено, что наиболее вероятна потеря устойчивости при выворачивании цилиндрических участков.
В результате экспериментов многие исследуемые выворачивающиеся металлические оболочки теряли устойчивость (образовывались вмятины, заломы и закусы) в соответствии с рис. 1.
устойчивых удлиненных металлических оболочек с применением подкрепляющих ребер жесткости.
8 7 6
я 5
с:
ш
оP 4
3 2 1
180 190 200 210 220 230 240 250 R, мм
Рис. 2. Изменение критического давления в зависимости от радиуса цилиндра, снизу для гладкой оболочки, сверху для оболочки с ребрами жесткости
Для нахождения критического давления для гладкой оболочки и оболочки с подкрепляющими ребрами жесткости используются следующие зависимости [2]:
Рис. 1. Металлическая оболочка с цилиндрическим участком, потерявшая устойчивость
При проектировании выворачивающейся оболочки выполненной по схеме цилиндр-недеформируемая часть, при удлинении цилиндрической части можно попасть в параметры, когда давление выворачивания и критическое давление потери устойчивости формы будут близки и даже вторая величина окажется меньшей в соответствии с рис. 2, в данном случае неизбежна потеря устойчивости [1].
Для повышения устойчивости удлиненной оболочки возможно применение подкрепляющих ребер жесткости. Использование ребер жесткости, значительно повышается устойчивость металлических оболочек, но в тоже время неизбежно приводит к повышению деформаций и увеличению давления выворачивания в 1,5.. .3 раза.
После проведения экспериментальных и аналитических исследований было выявлено, что давление выворачивания гладких оболочек находится в пределах 0,5.2 МПа, в то время как для ребристых металлических оболочек данный параметр может возрастать до 5 МПа. Что дает основание к проектированию
P =
1КР
kES5
lR3
- гладкая оболочка,
Ркр = 0,92
ES5
-(1 + Рф(у-1)5/2) - оболочка
¡Я
с ребрами жесткости.
Изменение длины цилиндра для гладкой оболочки чрезвычайно сильно сказывается на уменьшении величины критического давления потери устойчивости.
Принимая во внимание данные особенности выворачивания цилиндрических участков металлических оболочек возможно, проектирование надежных цилиндрических оболочек, используемые как диафрагмы-разделители топливных баков летательных аппаратов.
Библиографические ссылки
1. Коровайцев А. В., Расчет оссемметричных форм равновесия упругой сферической оболочки // Изв. вузов. Сер. «Машиностроение». 1978. № 3.
2. Лизин В. Т., Пяткин В. А. Проектирование тонкостенных конструкций. М. : Машиностроение. 1985.
© Кубриков М. В., Журавлев В. Ю., 2011
9
0
