CC BY
59
Секция
«МОДЕЛИ И МЕТОДЫ АНАЛИЗА ПРОЧНОСТИ ДИНАМИКИ И НАДЕЖНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ»
УДК 629.76
В. Д. Бакаенко Научный руководитель - А. В. Лопатин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
МОДЕЛИРОВАНИЕ СЕТЧАТЫХ КОМПОЗИТНЫХ СПИЦ ЗОНТИЧНЫХ АНТЕНН
КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Космические антенны зонтичного типа представляют собой конструкции со сравнительно невысокой стоимостью и приемлемыми электродинамическими характеристиками. В последнее время в качестве спиц зонтичных антенн космических аппаратов используются сетчатые цилиндрические оболочки большого удлинения. В данной работе разработана параметрическая модель сетчатой спицы круглого сечения в АЫ-8У8'№огкЬгпсН.
Сетчатые композитные цилиндрические оболочки состоят из системы спиральных и кольцевых ребер, выполненных из однонаправленного композиционного материала, обладающего высокой удельной жесткостью и прочностью [1-2]. В сетчатых оболочках ребра являются основными несущими элементами, которые обеспечивают одновременную мембранную и изгибную жесткость конструкции. В настоящее время для проектирования спиц используются так называемые феноменологические модели. Эти модели рассматривают сетчатую структуру как однородную и ортотропную. Вместе с тем развитие вычислительной техники дает возможность использовать для анализа таких конструкций дискретные конечно-элементные модели.
Алгоритм создания сетчатой спицы написан с помощью раздела ParametrManager геометрического модуля DesignModeler пакета конечно-элементного моделирования А^У8 [3]. В качестве исходных данных использовались длина спицы Ь, диаметр спицы Б, угол наклона спиральных ребер ф. Спиральные ребра располагаются под углами +ф и -ф к образующей. Кольцевые ребра проходят через средины отрезков, расположенных между узлами пересечения спи-
ральных ребер. Все ребра конструкции моделировалась балочными элементами прямоугольного сечения, при этом учитывалось естественное закручивание спиральных ребер.
Модель сетчатой спицы, изображенная на рис. 1, может быть использована при проектировании зонтичных антенн космических аппаратов. Использование дискретных моделей спиц обусловлено вычислительной мощностью современных компьютеров и важной для проектирования возможностью автоматизировать операции по построению конечно-элементных моделей сетчатых структур (рис. 2).
Предложенный и реализованный алгоритм позволяет а автоматическом режиме создавать конечно-элементные модели сетчатых спиц с различными геометрическими параметрами, а также проводить параметрический синтез массовых и жесткостных характеристик модели.
Разработанный алгоритм создания геометрических и конечно-элементных моделей сетчатых спиц зонтичных антенн используется при реальном проектировании этих конструкций в ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Ре-шетнева (рис. 3).
Секция «Модели и методы анализа прочности динамики и надежности конструкций КА»
Рис. 2. Конечно-элементная модель сетчатой спицы
Рис. 3. Спицы зонтичной антенны
Библиографические ссылки 2. Totaro G., Gurdal Z., Optimal design of composite
1. Vasiliev V., Barynin V., Rasin A. Anisogrid Lattice lattice shell structures for aerospace applications, 13
Structures - Survey of Development and Application, (2009) 157-164. Composite Structures, 54 (2001) 361-370. 3. ANSYS user's guide.
© Бакаенко В. Д., 2013
УДК 539.3
В. В. Болтов, А. В. Быков Научный руководитель - Р. А. Сабиров Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ ПЛОСКОЙ ТЕОРИИ УПРУГОСТИ ВАРИАЦИОННО-РАЗНОСТНЫМ МЕТОДОМ В ПЕРЕМЕЩЕНИЯХ И НАПРЯЖЕНИЯХ
Рассмотрены интегральные формулировки для плоской задачи теории упругости в перемещениях и напряжениях с учетом изменения температуры. Для решения задач вариационно-разностным методом предлагается единый алгоритм формирования коэффициентов системы уравнений и правых частей с использованием второй и первой вариаций функционалов для обеих формулировок.Ключевые слова: плоская задача теории упругости, функционалы Лагранжа и Кастилиано, изменение температуры, вариационно-разностный метод.
