Аналіз міцності композитної сотової панелі сканера космічного апарату при гармонічній вібрації на етапі виведення на орбіту

V. Masley, M. Kryshchuk, A. Tsybenko

Анотація


Представлено результати чисельного визначення динамічних характеристик і напружено-деформованого стану конструкції панельної платформи сканера для космічного апарату при квазістатичних перевантаженнях і гармонійних вібраціях на етапі виведення на орбіту. В якості  імітаційної моделі досліджуваної системи, обрана типова структура композитної панелі з відомим типом розташування осередків сот і армуючих шарів матеріалу вуглепластикової стрічки для верхніх і нижніх пластин, труб, кронштейнів з відомими механічними властивостями і схемою розміщення оптичних приладів із заданими масовими характеристиками. Для вирішення задач статики і динаміки використано метод скінченних елементів в математичних постановках задач для квазістатичного, модального та гармонійного аналізу. Визначено власні частоти і форми коливань панельної платформи сканера. Для досліджуваного режиму вимушених коливань панелі сканера при гармонійних вібраціях встановлені резонансні амплітуди переміщень і прискорень, а також коефіцієнтів посилення амплітуд віброприскорень. Знайдено максимальні величини еквівалентних напружень по Мізесу, а також мінімальні коефіцієнти запасу міцності структурних елементів композитної панелі сканера від дії квазістатичних перевантажень і гармонійних вібрацій, що відповідають етапу виведення.

Ключові слова


композиційні матеріали; багатошарові углепластикові пластини; панелі; сканер; гармонійні вібрації, скінченно-елементні апроксимації; чисельні розрахунки; пружні і масові характеристики; напружено-деформований стан; міцність

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Panin, V.F. (1982), Konstrukcii s sotovym zapolnitelem, Mashinostroenie, Moscow, Russia.

Ivanov, A.A., Kashin, S.M. and Semenov, V.I. (2000), Novoe pokolenie sotovyh zapolnitelej dlya aviacionno-kosmicheskoj tekhniki, Energoatomizdat, Moscow, Russia.

Degtyarev, A.V., Kovalenko, V.A. and Potapov, A.V. (2012), “Primenenie kompozicionnyh materialov pri sozdanii perspektivnyh obrazcov raketnoj tekhniki”, Aviacionno-kosmicheskaya tekhnika i tekhnologiya, no. 2, vol. 89, pp. 34-38.

Maslej, V.N. and Krishchuk, N.G. (2017), “Opredelenie dinamicheskih harakteristik mnogoslojnyh ugleplastikovyh plastin konstrukcii skanera vysokogo razresheniya”, Mechanics and Advanced Technologies, vol. 80, pp. 45-51, DOI: https://doi.org/10.20535/2521-1943.2017.80.109689

Mahutov, N.A. (2005), Konstrukcionnaya prochnost', resurs i tekhnogennaya bezopasnost', Vol.2, Kriterii prochnosti i resursa vol. 1, Obosnovanie resursa i bezopasnosti vol. 2, Nauka, Novosibirsk, Russia.

“ECSS-E-ST-32-10C. Space engineering Structural factors of safety for spaceflight hardware” (2009), available at: http://everyspec.com/ESA/ECSS-E-ST-32-10C_REV-1_47761/

Hejdarifar, M., Tinyakov, D.V. and Ryabkov, V.I. (2014), Analiz predel'noj nesushchej sposobnosti konstrukcij s sotovym zapolnitelem, Otkrytye informacionnye i komp'yuternye integrirovannye tekhnologii, no. 64, pp. 64 – 70.

“GOST R 56514-2015, Normy prochnosti avtomaticheskikh kosmicheskikh apparatov” (2015), available at: http://allgosts.ru/49/140/gost_r_56514-2015.pdf

“ECSS-E-HB-32-26A. Space engineering Spacecraft mechanical loads analysis handbook” (2013), available at: http://www.vibrationdata.com/tutorials2/ECSS-E-HB-32-26A_19February2013.pdf

“ECSS-E-ST-10-03C. Space engineering Testing” (2012), available at: http://everyspec.com/ESA/download.php?spec=ECSS-E-10-02C.047796.pdf

Troshchenko, V.T., Kuriat, R.I., Lebedev, A.A and dr. (2005), Prochnost' materialov i konstrukcij, Akademperiodika, Kiev, Ukraina.

Vvedenskij, N.YU. and Pustobaev, M.V. (2012), “Analiz otrabotki kosmicheskoj tekhniki na mekhanicheskie vozdejstviya v SSHA”, ES i RF, Voprosy ehlektromekhaniki, Trudy VNIIEHM, no. 5, vol. 130, pp. 19-26

Bathe, K.J. and Wilson, E.L. (1976), Numerical methods in finite element analysis, Prentice Hall.

“ANSYS Structural Analysis Guide ANSYS Release 12.1.” (2009) available at : www.ansys.com/


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Панин В.Ф. Конструкции с сотовым заполнителем / В.Ф. Панин. – М.: Машиностроение, 1982. – 152 с.
  2. Иванов А.А. Новое поколение сотовых заполнителей для авиационно-космической техники / А.А. Иванов, С.М. Кашин, В.И. Семенов. – М.: Энергоатомиздат, 2000. – 436 с.
  3. Дегтярев А.В. Применение композиционных материалов при создании перспективных образцов ракетной техники / А.В. Дегтярев, В.А. Коваленко, А.В. Потапов // Авиационно-космическая техника и технология. – 2012. – № 2(89). – c. 34 – 38.
  4. Маслей В.Н. Определение динамических характеристик многослойных углепластиковых пластин конструкции сканера высокого разрешения / В.Н. Маслей, Н.Г. Крищук // Mechanics and Advanced Technologies. ‑ 2017. ‑ №80. ‑ c. 45-51.
  5. Махутов Н.А. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность. В двух частях. Новосибирск: Наука. Часть 1: Критерии прочности и ресурса – 494 с. Часть 2: Обоснование ресурса и безопасности,– 2005. ‑ 610 с.
  6. “ECSS-E-ST-32-10C. Space engineering Structural factors of safety for spaceflight hardware” (2009), available at : http://everyspec.com/ESA/ECSS-E-ST-32-10C_REV-1_47761/.
  7. Хейдарифар М. Анализ предельной несущей способности конструкций с сотовым заполнителем / М. Хейдарифар, Д. В. Тиняков, В. И. Рябков // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. ‑ 2014. ‑ № 64. ‑ c. 64 – 70.
  8. “GOST R 56514-2015. Normy prochnosti avtomaticheskikh kosmicheskikh apparatov” (2015), available at : http://allgosts.ru/49/140/gost_r_56514-2015.pdf
  9. “ECSS-E-HB-32-26A. Space engineering Spacecraft mechanical loads analysis handbook” (2013), available at : http://www.vibrationdata.com/tutorials2/ECSS-E-HB-32-26A_19February2013.pdf
  10. “ECSS-E-ST-10-03C. Space engineering Testing” (2012), available at: http://everyspec.com/ESA/download.php?spec=ECSS-E-10-02C.047796.pdf
  11. Трощенко В.Т. Прочность материалов и конструкций / В.Т. Трощенко, Р.И. Куриат, А.А. Лебедев и др. // Киев: Академпериодика. – 2005. ‑ 1086 с.
  12. Введенский Н.Ю., Пустобаев М.В. Анализ отработки космической техники на механические воздействия в США, ЕС и РФ / Н.Ю. Введенский, М.В. Пустобаев // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. – 2012. ‑ Том. 130, №5. с. 19-26.
  13. Bathe K.J. Numerical methods in finite element analysis / K.J. Bathe, E.L.Wilson // Prentice Hall. – 1976.
  14. .“ANSYS Structural Analysis Guide ANSYS Release 12.1.” (2009) available at : www.ansys.com/




DOI: https://doi.org/10.20535/2521-1943.2018.82.124310

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


________________

National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" 

Address: 37, Prospect Peremohy, 03056, Kyiv-56, Ukraine

tel: +380 (44) 204-95-37

http://journal.mmi.kpi.ua/