73. Методика определения ндс прочноскрепленного заряда рдтт при действии температуры с использованием конечно-элементных пакетов.

Современные РДТТ эксплуатируются в широком температурном диапазоне. В течении всего срока эксплуатации заряд твердого топлива испытывает различные перепады температур. Коэффициент температурного расширения у топлива, как правило, на порядок выше, чем у материала корпуса. В связи с этим на контакте заряда с оболочкой возникают отрывные напряжения, а на канале развиваются тангенциальные деформации. Особенно опасным для заряда является его глубокое охлаждение при длительном хранении. Из-за перепада температур в заряде возникают температурные напряжения, пропорциональные этому перепаду. Температурный перепад определяется как DT = T-T_р , где Т - температура в рассматриваемой точке двигателя в данный момент времени; Т_p - равновесная температура, т. е. температура, при которой в конструкции отсутствуют напряжения. Запас прочности РДТТ должен быть минимален и его необходимо определять с учетом действия всех значимых факторов, в том числе и с учетом действия температуры. Таким образом, температурные напряжения оказывают существенное влияние на прочность заряда. На практике важным расчетным случаем является определение температурного НДС в заряде, когда система имеет одинаковую температуру, равную температуре окружающей среды. При хранении РДТТ изменения температуры окружающей среды могут вызвать опасный для прочности заряда температурный перепад. Поэтому расчет температурных напряжений в заряде является одним из основных видов прочностного расчета.

Ниже приводится методика определения температурных напряжений с использованнием программы ANSYS на примере прочноскрепленного заряда твердого топлива с гладким цилиндрическим каналом находится под воздействием температуры T₀=-50 °С. Для решения задачи применяется элемент PLANE82. Задача решается в плоской постановке. При действии равномерного стационарного поля температур (например, при длительном хранении) может быть принята модель плоскодеформированного состояния (осевые деформации равны нулю). Заряд считается настолько длинным, что можно пренебречь концевыми эффектами. Распределение напряжений считается симметричным относительно оси заряда и не зависит от продольной координаты. В силу симметрии моделируется 1/4 заряда.

Твердотопливный двигатель с прочноскрепленным зарядом имеет следующие размеры и физико-механические характеристики материалов:

Этапы: 1.Выбор типа задачи; 2.Определение типа КЭ и его опций; 3.Определение свойств материалов(E, μ, ρ); 4.Создание геометрической модели; 5.Создание сетки конечных элементов; 6.Учет граничных условий; 7.Задание температур(-задается температура, при которой хранится заряд; -задаетсяравновесная температура, при которой напряжения в конструкции отсутствуют); 8.Проведение расчета; 9.Анализ результатов.

74.Методика проведения температурно-прочностного анализа прочноскрепленного заряда рдтт с использованием конечно-элементных пакетов.

Современные РДТТ эксплуатируются в широком температурном диапазоне. В течении всего срока эксплуатации заряд твердого топлива испытывает различные перепады температур. Коэффициент температурного расширения у топлива, как правило, на порядок выше, чем у материала корпуса. В связи с этим на контакте заряда с оболочкой возникают отрывные напряжения, а на канале развиваются тангенциальные деформации. Особенно опасным для заряда является его глубокое охлаждение при длительном хранении. Из-за перепада температур в заряде возникают температурные напряжения, пропорциональные этому перепаду. Температурный перепад определяется как T = T-T_р, где Т - температура в рассматриваемой точке двигателя в данный момент времени; Т_p- равновесная температура, т. е. температура, при которой в конструкции отсутствуют напряжения. Запас прочности РДТТ должен быть минимален и его необходимо определять с учетом действия всех значимых факторов, в том числе и с учетом действия температуры. Таким образом, температурные напряжения оказывают существенное влияние на прочность заряда. На практике важным расчетным случаем является определение температурного НДС в заряде, когда система имеет одинаковую температуру, равную температуре окружающей среды. При хранении РДТТ изменения температуры окружающей среды могут вызвать опасный для прочности заряда температурный перепад. Поэтому расчет температурных напряжений в заряде является одним из основных видов прочностного расчета.

Порядок выполнения: связанный анализ

Этап 1. Стационарный тепловой анализ

1. Выбор типа задачи (Thermal)

2. Определение типа КЭ и его опций

3. Определение свойств материалов

-модуль упругости, коэффициент Пуассона, плотность, коэффициент температурного расширения

4. Создание геометрической модели

- используется четверть сечения заряда

5. Создание сетки конечных элементов

6. Определение типа анализа (стационарный)

7. Задание температур

- задаётся температура на канале и внешней поверхности

8. Проведение расчета

9. Анализ результатов

Этап 2. Статический прочностной анализ

1. Выбор типа задачи (Structural)

2. Изменение типа элемента (Plane77 (8-и узловой четырёхугольник) ->Plane82)

3. Определение свойств материалов

4. Учет граничных условий

5. Задание температурной нагрузки

6. Проведение расчета