и направляющих для осесимметричного осевого сжатия. При этом крепёжные винты также обеспечивают строгую вертикализацию опоры при действии осевых нагрузок.

Экономический эффект от внедрения универсальной опоры обеспечивается применением простой технологии изготовления, доступных материалов, существенным снижением веса (более, чем в 100 раз по сравнению с опорами, используемыми при испытании промышленных моделей оболочек) и, соответственно, стоимости и габаритов таких опор, возможностью их многократного универсального применения.

Предложение внедрено в составе лабораторной установки для нагружения оболочек внутренним давлением по дисциплине «Строительная механика конструкций и сооружений».

4.2 Экспериментальное исследование несущей способности гладких оболочек при действии осевых сил и внутреннего давления

Экспериментальные исследования гладких цилиндрических оболочек показывают, что под действием внутреннего давления критические сжимающие напряжения вначале повышаются, но, начиная с некоторого значения давления , наблюдается падение критических напряжений. При сравнительно больших давлениях критические сжимающие напряжения могут оказаться меньше, чем при осевом сжатии (р=0).

С увеличением интенсивности внутреннего давления форма потери устойчивости оболочки при осевом сжатии непрерывно изменяется. При нагружении только осевой нагрузкой потеря устойчивости сопровождается образованием глубоких, обращенных к центру кривизны, ромбовидных вмятин. При малом давлении образуются вмятины, вытянутые в окружном направлении. По мере увеличения интенсивности давления длина вмятин вдоль дуги увеличивается. При значительном внутреннем давлении образуются сплошные кольцевые складки, что соответствует осесимметричной форме потери устойчивости.

Критические напряжения сжатия с учетом одновременного действия внутреннего давления

(4.1)

Разрушающая осевая сила при нагружении оболочки давлением только в окружном направлении (рисунок 4.2 а)

(4.2)

Значения коэффициентов , полученные в результате многочисленных экспериментальных исследований, представлены на графиках (рисунок 4.3), где - безразмерный параметр давления, а

- величина нормального давления.

Как видно из графиков, с увеличением коэффициент вначале увеличивается. Кривая А может быть представлена выражениями:

(4.3)

При

Здесь

Начиная с давлениянаблюдается снижение коэффициента, которое представлено семейством кривых в зависимости от отношения . Чем больше , тем при больших давления наступает начало снижения .

Рисунок 4.2(а,б) – Схема нагружения оболочек

Для конструкций, в которых оболочка является частью емкости (рисунок 4.2 б), несущая способность на осевом сжатие увеличивается за счет действия в осевом направлении разгрузки от давления. С учетом этого абсолютная величина разрушающей осевой силы

(4.4)

Рисунок 4.3 – Результаты исследования

Заключение

В ходе выполнения дипломного проекта была разработана экспериментальная лабораторная установка для исследования несущей способности гладких тонкостенных цилиндрических моделей топливных отсеков корпусов ракет с ЖРД при нагружении внутренним и внешним избыточным давлением, осевой сжимающей и растягивающей силой, внешними термосиловыми нагрузками.

Установка позволяет моделировать воздействия полетных нагрузок и поражающих факторов оружия на корпуса РСН:

- внутреннее избыточное давление;

- осевое сжатие и растяжение;

- вибрационные нагрузки;

- воздействие воздушной ударной волны;

- воздействие кинетических ударников;

- воздействие тепловых источников,

а также определять параметры напряженно- деформированного состояния моделей корпусов РСН и действующих на них нагрузок:

- деформации;

- перемещения;

- внутреннего давление в оболочках;

- внешнего давление во фронте воздушной волны;

- частоты вынужденных колебаний моделей корпусов РСН;

- температуры нагрева поверхности оболочек.

В процессе работы были разработаны методики теоретического и экспериментального определения несущей способности гладких модельных оболочек при действии внутреннего избыточного давления и осевого сжатия. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили теоретические расчеты параметров, при которых оболочка теряет устойчивость. При нагружении только осевой нагрузкой потеря устойчивости сопровождается образованием глубоких, обращенных к центру кривизны, ромбовидных вмятин. При нагружении оболочки малым внутренним избыточным давлением образуются вмятины, вытянутые в окружном направлении. По мере увеличения внутреннего давления длина вмятин увеличивается. При значительном внутреннем давлении образуются сплошные кольцевые складки на цилиндрической поверхности оболочки, что соответствует осесимметричной форме потери устойчивости.

Вышеописанные исследования проводились с целью дальнейшего прогнозирования поведения реальных образцов корпусов ракет при воздействии полетных нагрузок и нагрузок, возникающих при воздействии поражающих факторов оружия противника.

Основные результаты данного дипломного проекта внедрены в учебном процессе на кафедре конструкции ракет при проведении лабораторной работы «Определение несущей способности модели топливного бака РСН», защищены шестнадцатью рацпредложениями, технико-экономический эффект которых основан на использовании в качестве моделей корпусов ракет гладкостенных цилиндрических оболочек промышленного производства, которые являются весьма дешевыми и легкодоступными. Тем самым проведение модельных экспериментов во много раз экономически выгоднее, чем натурный.