CC BY
30:Контроль и испытания ракетно-космической техники
Такой подход позволит значительно сократить время и трудоемкость работ, повысить достоверность оценки и, самое главное, своевременно проводить работы по очистке или замене жидкости. В развитие этой работы планируется разработка автоматизированной системы контроля технического состояния РЖ, учитывающей помимо чистоты РЖ ее вязкость и кислотность.
Внедрение подобной системы позволит оценить комплексное состояние РЖ по основным качественным показателям, тем самым повысить долговечность испытательного оборудования и снизить погрешности в результатах испытаний, вызванных ухудшением состояния РЖ.
Библиографические ссылки
1. Кондаков Л. А. Рабочие жидкости и уплотнения гидравлических систем. М. : Машиностроение, 1982. 216 с.
2. ГОСТ 17216-2001. Чистота промышленная. Классы чистоты жидкостей. М. : Изд-во стандартов, 2002. 8 с.
3. Тимиркеев Р. Г., Сапожников В. М. Промышленная чистота и тонкая фильтрация рабочих жидкостей летательных аппаратов. М. : Машиностроение, 1986. 152 с.
4. Fitch E. C. Fluid contamination control // Technology transfer Series #4. Oklahome, FFS, INC, 1988. 433 p.
5. Коновалов В. M., Скрицкий В. Я., Рокшевс-кий В. А. Очистка рабочих жидкостей в гидроприводах станков. M. : Машиностроение, 1976. 288 с.
References
1. Kondakov L. A. Rabochie zhidkosti i uplotnenija gidravlicheskih system [Working fluids and hydraulic seal]. Moscow : Transport Publ., 1982. 216 p.
2. GOST 17216-2001. Chistota promyshlennaja. Klassy chistoty zhidkostej [Industrial cleanliness. Grades of liquids purity]. Moscow. Standards publ., 2002. 8 p.
3. Timirkeev R. G., Sapozhnikov V. M. Promyshlennaja chistota i tonkaja fil'tracija rabochih zhidkostej letatel'nyh apparatov [Industrial purity and fine filtration of aircrafts hydraulic fluids]. Moscow : Transport publ., 1986. 152 c.
4. Fitch E. C. Fluid contamination control // Technology transfer Series #4, Oklahome, FFS, INC, 1988. 433p.
5. Konovalov V. M., Skrickij V. Ja., Rokshevskij V. A. Ochistka rabochih zhidkostej v gidroprivodah stankov [Cleaning of the work fluids in hydraulics machines]. Moscow : Transport publ., 1976. 288 p.
© Попельнюк И. А., Титов М. И., 2016
УДК 621.01
ТЕХНОЛОГИЯ ПОДМОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К АНАЛИЗУ ЭЛЕМЕНТОВ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
Л. А. Силкина
Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79 E-mail: [email protected]
Изложены основные принципы подмоделирования в среде Ansys, рассмотрены его достоинства и недостатки. Проведено исследование волновода на прочность, а также выявлены места концентраций напряжений.
Ключевые слова: подмоделирование, волновод, конечно-элементная сетка, сварной шов, напряжённо-деформированное состояние.
TECHNOLOGY OF SUBMODELING FOR ANALYZING SPACECRAFT ELEMENTS
L. A. Silkina
Siberian Federal University 79, Svobodnyi Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation E-mail: [email protected]
The article describes the basic principles of submodeling in Ansys environment, it considers its advantages and disadvantages. Also there are the results of researching the waveguide strength, determining stress concentration places.
Keywords: submodeling, waveguide, finite element mesh, welded seam, stress-strained state.
Одной из первоочередных задач отечественного нием функциональных характеристик и параметров спутникостроения является увеличение срока актив- всех систем и элементов. Обеспечить безотказное ного существования (САС) с сохранением и улучше- функционирование космического аппарата связи в
<Тешетневс^ие чтения. 2016
течение заданного САС должен каждый элемент конструкции, все составляющие его системы, в частности волноводно-распределительные системы [1]. Для этого необходимо узнать, будет ли отвечать условиям прочности изготовленный элемент конструкции (в данном случае - волновод). Это выполняется в программе Ansys Workbench, где рассчитываются напряжения, возникающие в данном волноводе, при помещении его в ситуацию, близкую к реально возможным нагрузкам.
При расчёте моделей для получения более точных значений напряжений необходимо сгущать конечно-элементную сетку, что при больших габаритах и большой сложности модели значительно увеличивает время вычислений и максимально затрачивает ресурсы компьютера. В таких случаях в ранних версиях Ansys конструктор был вынужден выполнять упрощение модели или решать задачу в двухмерной постановке.
В новых версиях возможно использование метода подмоделирования для решения линейных задач статики. На данный момент метод подмоделирования выглядит следующим образом: для начала необходимо выполнить конструкционный анализ в обычном порядке. Затем сделать копию геометрии, в которой нужно создать подмодель с помощью вырезания интересующей области из исходной геометрии. На границы разреза импортируются граничные условия из основного расчета.
Основная цель подмоделирования - получение значений напряжений в определённой области модели, где были получены неточные результаты с использованием сетки недостаточной плотности. Поэтому, создавая подмодель необходимой области, можно получить уточнённый результат на более мелкой сетке. Наиболее часто подмоделирование применяют для расчёта напряжений в области высокого градиента напряжений или областей с поверхностью с высокой кривизной, где описать её достаточно густой сеткой не имеется возможности. Основной принцип заключается в переносе (интерполяции или маппинга) перемещений, полученных из расчёта полной модели
в местах размещения границ подмодели, на узлы подмодели с более мелкой сеткой. Подмоделирование может применятся также для уточнённого расчёта оболочечных конструкций, в этом случае для узлов, на которые производится интерполяция, перемещения рассчитываются с учетом вращательных деформаций заготовки.
Подмоделирование помогает наглядно продемонстрировать зависимость результата от размера сетки. Приложение Mechanical позволяет применять метод подмоделирования в структурном (расчёт напряжений) и тепловом типах анализа. К ограничениям под-моделирования можно отнести невозможность применения его для нелинейных задач, это связано с тем, что происходит интерполяция именно перемещений, а также к недостаткам можно отнести то, что подмодель не оказывает влияния на основную модель.
В качестве примера применения подмоделирова-ния можно рассмотреть расчёт элемента волноводно-го тракта космического аппарата. Основные этапы расчета описаны далее. В среде Solid Works была построена 3D-модель волновода, которую затем импортировали в модуль Ansys Workbench Mechanical. После чего были приложены следующие нагрузки: Fixed Support (отвечает за «крепление» модели за какой-то элемент) и Remote Displacement (наклон конструкции на определённый градус). Расчётная схема нагруже-ния представлена на рис. 1. Для того чтобы избежать образования так называемой «сингулярности», необходимо выполнить скругление в угловых местах швов, иначе есть риск получить завышенные напряжения [2].
Поскольку основные концентраторы напряжений при изгибе расположены в прилегающей зоне сварного шва, проведём расчёт подмоделирования данной области сварного шва. Результаты расчёта эквивалентных напряжений представлены на рис. 2.
Из рис. 2 видно, что общий анализ конструкции хоть и показывает, что в сварном шве есть концентрации напряжений (43,6 МПа), но показывает менее точные их значения, чем при подмоделировании (79,3 МПа).
Рис. 1. Модель и подмодель волновода, расчётная схема нагружения
"Контроль и испытания ракетно-космической техники.
Рис. 2. Результаты подмоделировния в сравнении в общим анализом волновода на прочность
В качестве заключения хотелось бы отметить, что применение подмоделирования не ограничивается только уточнённым расчетом напряжений, в данный момент идёт разработка систем по декомпозиции и симплификации (упрощению) расчетной модели. Также уже имеются решения по так называемому связанному подмоделированию [3], которое направлено на параллельный расчет модели и подмодели с использованием двух вычислительных центров. Показанный пример наглядно демонстрирует необходимость применения подмоделирования при расчете ответственных элементов конструкции.
Библиографические ссылки
1. Особенности расчета на прочность паяных конструкций волноводно-распределительных систем космических аппаратов связи / П. Н. Сильченко, И. В. Кудрявцев, Н. А. Тестоедов и др. // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2008. № 2. С. 55-62.
2. Банников Д. О., Гуслистая А. Э. Корректировка результатов расчета напряжений по МКЭ методом HSS // Наука и прогресс транспорта. Вестник Днепро-петров. нац. ун-та железнодорожного транспорта. 2011. № 38. С. 134-141.
3. Ultra-large scale fracture mechanics analysis using a parallel finite element method with submodel technique. / A. Koichiro, Y. Kaworu, O. Hiroshi and other // Finite Elements in Analysis and Design. 2015. № 105. C. 44-55.
References
1. Sil'chenko P. N., Kudrjavcev I. V., Testoedov N. A. and others. [Features of the calculation of the strength of soldered constructions waveguide- distribution systems of space communication devices] // Engineering and automation problems. 2008. № 2. P. 55-62. (In Russ.)
2. Bannikov D. O., Guslistaja A. Je. [Correcting Accounting Results Of Tensions Using Fem By Hss Method] // Science and Transport Progress. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport. 2011. № 38. P. 134-141. (In Russ.)
3. Koichiro A., Kaworu Y., Hiroshi O. and other [Ultra-large scale fracture mechanics analysis using a parallel finite element method with submodel technique] // Finite Elements in Analysis and Design. 2015. № 105. P. 44-55.
© CrnKHHa H. A., 2016
УДК 629.78.018.3
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАМНО-АППАРАТНЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ СИСТЕМ ОРИЕНТАЦИИ И СТАБИЛИЗАЦИИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НА КОМПЛЕКСНОМ МОДЕЛИРУЮЩЕМ СТЕНДЕ
*Д. Е. Синицкий, Ю. И. Тычкина, С. А. Дернов, Е. Н. Якимов
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
*Е-таП: [email protected]
Рассматриваются основные принципы динамических испытаний систем ориентации стабилизации (СОС) на комплексе моделирующих стендов с использованием программно-аппаратных моделей приборов СОС. Описаны основные преимущества комплекса.
Ключевые слова: система ориентации и стабилизации, динамические испытания, спутник, программно-аппаратная модель.
