Анализ механических свойств секций пространственных стержневых ферменных конструкций

Автор: С. А. Зоммер, А. П. Кравчуновский

Журнал: Космические аппараты и технологии.

Рубрика: Новые материалы и технологии в космической технике

Статья в выпуске: 3, 2022 года.

Бесплатный доступ

В работе представлены результаты расчетных исследований секций пространственных ферменных конструкций. Они могут применяться в качестве элементов крупногабаритных силовых конструкций на космических аппаратах для закрепления бортового оборудования. Расчеты проводились методом конечных элементов в программном пакете FEMAP с решателем Nastran. Для исследования была выбрана секция, представляющая собой набор прямолинейных стержней, жестко соединенных в узлах таким образом, что поперечное сечение ферменной конструкции представляет собой треугольник. Приведены расчетные модели и процедуры расчета и анализа полученных результатов. Цель расчета – определить, как влияет взаимное расположение стержней в конструктивно-компоновочной схеме на механические свойства конструкции. Изменение конструктивно-компоновочных схем ферменных конструкций проводилось последовательным добавлением стержней и вариацией их соединения. Далее проводилась оценка влияния принятых изменений на механические свойства конструкции. Таким образом разработаны шесть конструктивно-компоновочных схем секций ферменной конструкции, полученные по результатам исследования. По результатам анализа было выявлено, что каждая конструкция обладает уникальными механическими свойствами, на основании чего даны рекомендации по выбору определенной конструктивно-компоновочной схемы секции в зависимости от требуемых условий эксплуатации и допустимой технологии изготовления. Выбраны конструктивно-компоновочные схемы секций с наиболее высокими показателями прочности и несущей способности для использования в составе пространственных ферменных штанг космических аппаратов.

Еще

Ферменная конструкция, стержневая конструкция, механический анализ, жесткость, прочность, космический аппарат

Короткий адрес: https://readera.org/14123835

IDR: 14123835   |   DOI: 10.26732/j.st.2022.3.03

Список литературы Анализ механических свойств секций пространственных стержневых ферменных конструкций

  • Чеботарев В. Е., Косенко В. Е. Основы проектирования космических аппаратов информационного обеспечения : учеб. пособие. Красноярск : Сиб. гос. аэрокосм. ун-т., 2011. 488 с.
  • Черномаз В. И., Свищев В. В., Доронин А. В., Гончаров К. А., Моишеев А. А. Силовой каркас для космической аппаратуры. Пат. № 2610070 Российская Федерация, 2017. Бюл. № 4.
  • Шайда А. Н., Стратилатов Н. Р., Кирилин А. Н., Ахметов Р. Н., Максимов С. В. Силовая ферма космического телескопа. Пат. № 2417389 Российская Федерация, 2011. Бюл. № 12.
  • Малков И. В. Научные основы технологии формообразования намоткой углепластиковых элементов ферменных конструкций космических аппаратов : автореф. дис. … д-ра техн. наук. М., 2001. 32 с.
  • Биткин В. Е., Жидкова О. Г., Денисов А. В., Бородавкин А. В., Митюшкина Д. В. Проектирование размеростабильной несущей конструкции корпуса оптико-электронного модуля из углепластика для космического аппарата // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2016. Т. 18. № 4–3. С. 571–577.
  • Чирас А. А. Строительная механика: теория и алгоритмы. М. : Стройиздат, 1989. 255 с.
  • Гнездилов В. А. Пространственная конструкция. Пат. № 2515487 Российская Федерация, 2014. Бюл. № 13.
  • Неталиев О. А. Пространственная конструкция-структура повышенной сейсмостойкости. Пат. № 2466245 Российская Федерация, 2012. Бюл. № 31.
  • Седова Н. М., Рыжков А. А., Котов И. А., Улрик С. А. Трехмерная ферменная структура башенного типа. Пат. № 2347048 Российская Федерация, 2009. Бюл. № 5.
  • Грунин Е. П., Шикера В. В. Ферменная трубчатая конструкция. Пат. № 10676 Российская Федерация, 1999.
  • Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М. : Мир, 1979. 392 с.
  • Рычков С. П. Моделирование конструкций в среде Femap with NX Nastran. М. : ДМК Пресс, 2013. 784 с.
  • Селиверстов Г. В., Шпаченко Е. Н. Анализ ферменной конструкции концевой балки грузовой тележки мостового крана // Строительные и дорожные машины. 2020. № 10. С. 30–33.
  • Цой Д. Ч., Чебровский А. А. Анализ зарубежного опыта исследований стальных ферменных конструкций // Материалы 60-й студенческой научно-технической конференции инженерно-строительного института ТОГУ. Хабаровск. 2020. С. 429–437.
  • Тиньков Д. В. Сравнительный анализ аналитических решений задачи о прогибе ферменных конструкций // Инженерно-строительный журнал. 2015. № 5 (57). С. 66–73. doi: 10.5862/MCE.57.6.
  • Валиуллин Д. А., Чижов С. В. Сравнительный анализ расчетных моделей сквозных пролетных строений металлических мостов // Путевой навигатор. 2020. № 42 (68). С. 42–49.
  • Bhowmik Er. Ch., Chakraborti P. Analytical and Experimental Modal Analysis of Electrical Transmission Tower to Study the Dynamic Characteristics and Behaviors // KSCE Journal of Civil Engineering. 2020. pp. 931–942. doi: 10.1007/s12205-020-1563-3.
  • Кирсанов М. Н. Аналитическое исследование жесткости пространственной статически определимой фермы // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. № 2 (101). С. 165–171. doi: 10.22227/1997-0935.2017.2.165-171.
  • Кирсанов М. Н. Изгиб, кручение и асимптотический анализ пространственной стержневой консоли // Инженерно-строительный журнал. 2014. № 5 (49). С. 37–43. doi: 10.5862/MCE.49.4.
  • Абдуллин И. Н. Моделирование ферменного заполнителя трехслойной конструкции // Междунар. науч.-практ. конф. «Поиск эффективных решений в процессе создания и реализации научных разработок в российской авиационной и ракетно-космической промышленности». Казань. 2014. С. 307–311.
  • Доманов Е. В. Аналитическая зависимость прогиба пространственной консоли треугольного профиля от числа панелей // Научный альманах. 2016. № 6–2 (19). С. 214–217. doi: 10.17117/na.2016.06.02.214.
  • Кирсанов М. Н. Анализ прогиба фермы пространственного покрытия с крестообразной решеткой // Инженерно-строительный журнал. 2016. № 4 (64). С. 52–58. doi: 10.5862/MCE.64.5.
  • Тестоедов Н. А., Лысенко Е. А. Экспериментальная отработка космических аппаратов на механические воздействия : учеб. пособие. Красноярск : Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т, 2007.
  • Патраев В. Е., Халиманович В. И., Ильиных В. В. Надежность космических аппаратов : учеб. пособие. Красноярск : Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т, 2009.
  • Столярчук В. А. Автоматизация проектирования силовых конструкций : учеб. пособие. М. : Изд-во МАИ, 2004. 87 с.
  • Марутян А. С. Оптимизация ферменных конструкций с поясами регулярно-переменных сечений из прямоугольных труб // Строительная механика и расчет сооружений. 2020. № 6 (293). С. 69–76. doi: 10.37538/0039-2383.2020.6.69.76.
  • Кирсанов М. Н. Генетический алгоритм оптимизации стержневых систем // Строительная механика и расчет сооружений. 2010. № 2 (229). С. 60–63.
  • Пелешко И. Д., Юрченко В. В. Оптимальное проектирование металлических конструкций на современном этапе (обзор работ) // Металлические конструкции. 2009. Т. 15. № 1. С. 13–21.
Еще
Статья