Rational designing the hatch edging thickness when constructing the spacecraft compartment

Abstract

Введение. Сетчатые анизогридные композитные оболочки (рис. 1), выступающие составными элементами агрегатов космических лета-тельных аппаратов, относятся к силовым конструкциям, набор струк-турных элементов которых должен обеспечивать прочность и жест-кость оболочки под действующими нагрузками [1]. На разных стадиях проектирования и диагностики таких конструкций необхо-димо решать задачи их оптимизации по массе [2], определять их со-ответствие поставленным техническим условиям, по данным нераз-рушающих и разрушающих натурных испытаний [3].Методы оптимального проектирования сетчатых оболочек регу-лярной структуры широко известны. В случае нарушения регулярно-сти ребер возникают сложности, которые вынуждают проектировщи-ков переходить от задач оптимизации к задачам рационального проектирования, в которых не требуется находить экстремум целевой функции. Эти задачи связаны с анализом влияния конструктивных параметров на напряженно-деформированное состояние конструк-ции, причем целью такого анализа является выполнение всех ограни-чений. Т.В. Бурнышева, О.А. Штейнбрехер 2Инженерный журнал: наука и инновации # 9·2017Рис. 1. Сетчатые анизогридные конструкции:Постановка задачи. Представим математическую модель сетча-тых конструкций в формальном виде [4]:где χ -вектор переменных состояния (перемещений, напряжений и деформаций);  -оператор модели, который отображает элементы пространства воздействий на элементы пространства состояний;  -вектор параметров модели, объединяющий «внутренние» характери-стики моделируемого объекта (физико-механические константы ма-териалов, геометрические размеры конструкции, размеры сечений конструктивных элементов и т. п.); ř -вектор переменных воздей-ствий (приложенные силы). Задача рационального проектирования конструкции заключается в определении значений структурных параметров модели , которые удовлетворяют изначально заданным ограничениям, без условия ми-нимума критерия оптимизации. Для сетчатых оболочек в качестве ограничений структурных параметров рассматривают габариты кон-струкции (ее радиус и высоту), заданное число спиральных и/или кольцевых ребер и т. д., а также ограничения по прочности, жестко-сти и устойчивости. Запишем задачу рационального проектирования конструкции.Известно: начальные значения структурных параметров модели Х 0  ; вектор переменных воздействий ř; модель реакции конструк-ции на воздействия χ = ()ř.Требуется определить: структурные параметры модели Х  , при которых выполняются ограничения структурных параметров конструкции F  () ≥ 0 и параметров состояния Ф(χ) ≥ 0. О рациональном проектировании окантовок люков отсека…Инженерный журнал: наука и инновации # 9·2017 3Решение данной задачи в виде вектора структурных параметров модели  не единственное. На практике получают одно или несколько решений, из которых конструктор выбирает окончательный вариант.Метод и инструмент решения поставленной задачи. Для ре-шения задачи рационального проектирования сетчатых оболочек с нарушением регулярности реберной структуры использовался ме-тод, основанный на проведении в...

Modeling of stressed deformed state of lattice anisogrid constructions

“…Strength, stiffness and stability of structures act as state variables, when the problems of optimizing lattice anisogrid structures and rational design are solved [17,18]. The mathematical model of joint deformation of structural elements and a discrete approach in the development of finite element models can be used to calculate the variable states of anisogrid structures.…”