Численно-экспериментальный анализ напряженно-деформированного состояния топливного бака третьей ступени ракетоносителя

Abstract

RU: Цель работы. Сравнение результатов численного и экспериментального исследования напряженно-деформированного состояния топливного отсека 3-й степени ракетоносителя. Методы исследования. Исследование напряженно-деформированного состояния топливного бака проводилось экспериментальными и численными методами с помощью оболочечных и пространственных конечных элементов. Полученные результаты. Определены значения разрушающих напряжений и расположение зон разрушения топливного бака при действии комбинированной внутренней нагрузки. Проведен сравнительный анализ результатов экспериментального и численного исследований. Научная новизна. Впервые предложена и реализована экспериментальная методика определения разрушающих нагрузок для топливного отсека 3-й степени ракетоносителя при действии комбинированной нагрузки. Приведены два конечно-элементных подхода определения напряженно-деформированного состояния и разрушающих нагрузок топливного бака на основе двух типов элементов – оболочечных и пространственных. Практическая ценность. Предложенная экспериментальная и численная методики определения разрушающих напряжений могут быть использованы как для исследованного топливного бака, так и других аналогичных конструкций. Хорошая сходимость результатов эксперимента и численных расчетов позволяет в процессе проектирования новых конструкций уменьшить количество дорогостоящих экспериментальных исследований и заменить их компьютерным моделированием. UK: Мета роботи. Порівняння результатів чисельного та експериментального дослідження напружено-деформованого стану паливного відсіку 3-ої ступені ракетоносія. Методи дослідження. Дослідження напружено-деформованого стану паливного баку проводилося експериментальними та числовими методами за допомогою оболонкових та просторових скінченних е лементів. Отримані результати. Визначено значення руйнівних напружень та розташування зон руйнування паливного баку при дії комбінованого внутрішнього навантаження. Проведено порівняльний аналіз результатів експериментального та чисельного досліджень. Наукова новизна. Вперше запропоновано й реалізовано експериментальну методику визначення руйнівних навантажень для паливного відсіку 3-ої ступені ракетоносія при дії комбінованого навантаження. Наведено два скінченно-елементні підходи визначення напружено-деформованого стану та руйнівних навантажень паливного баку на основі двох типів елементів – оболонкових та просторових. Практична цінність. Запропонована експериментальна та чисельна методика визначення руйнівних напружень може бути використана як для дослідженого паливного баку, так і інших аналогічних конструкцій. Гарна збіжність результатів експерименту та чисельних розрахунків дозволяє в процесі проектування нових конструкцій зменшити кількість дорогих експериментальних досліджень і замінити їх комп’ютерним моделюванням. напружено-деформований стан EN: Purpose. To compare the results of numerical and experimental studies of the stress-strain state of the fuel compartment of the 3rd degree launch vehicle. Research methods. The study of the stress-strain state of the fuel tank was carried out by experimental and numerical methods using shell and solid finite elements. Results. The values of destructive stresses and the location of the zones of destruction of the fuel tank under the action of the combined internal load are determined. A comparative analysis of the results of experimental and numerical studies are carried out. Scientific novelty. For the first time, an experimental method was proposed and implemented to determine the destructive loads for the fuel chamber of the 3rd degree of a launch vehicle under the action of a combined load. Two finite element approaches for determining the stress-strain state and destructive loads of the fuel tank based on two types of elements – shell and solid are given. Practical value. The proposed experimental and numerical methods for the determination of destructive stresses can be used for both the investigated fuel tank and other similar structures. The good convergence of experimental results and numerical calculations allows in the process of designing new constructions to reduce the number of expensive experimental studies and replace them with computer simulation.