Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Экспериментальные исследования прочности и ресурса металлокомпозитных баков высокого давления

https://doi.org/10.26896/1028-6861-2019-85-1-I-49-56

Полный текст:

Аннотация

Представлены результаты уникальных экспериментальных исследований прочности и ресурса металлокомпозитного бака высокого давления. Определены механизмы разрушения и оценены характеристики прочности конструкции. Методика исследований включала испытания натурных образцов бака на прочность при кратковременном статическом, длительном статическом и циклическом нагружениях внутренним пневматическим давлением. Приведены обобщающие результаты испытаний и данные визуально-измерительного, инструментального и акустико-эмиссионного контроля процессов деформирования, накопления повреждений и разрушения натурных образцов бака. Представлен анализ прочности и жесткости конструкции при воздействии внутреннего пневматического давления. Экспериментально установлены виды предельных состояний бака и коэффициенты запаса прочности по разрушающему давлению. Исследованы особенности напряженно-деформированного состояния натурных образцов бака при циклическом и длительном статическом нагружениях. Выявлены локальные перераспределения напряжений и деформаций в слоях композитной оболочки, обусловленные наложением полей технологических напряжений, напряжений от внутреннего давления и действием слабо выраженных процессов низкотемпературной ползучести композитного материала. Установлены особенности механизмов разрушения бака с учетом процессов деформирования металлического лейнера. Представлены расчетно-экспериментальные оценки энергетического потенциала разрушения и размеров зоны поражения при разрушении бака. Обобщенный анализ результатов испытаний показал, что бак имеет высокие прочностные и ресурсные характеристики, удовлетворяющие требованиям проектной документации. Разработанная конструкция может рассматриваться как основа для создания серии баков различной емкости для использования в космических аппаратах тяжелого, среднего и легкого классов. Результаты экспериментов хорошо согласуются с данными численных расчетов напряженно-деформированного состояния и анализа механизмов разрушения, что указывает на адекватность использованных расчетных моделей.

Об авторах

А. М. Лепихин
Красноярский филиал Института вычислительных технологий СО РАН
Россия
г. Красноярск


В. В. Москвичев
Красноярский филиал Института вычислительных технологий СО РАН
Россия
г. Красноярск


А. В. Буров
Красноярский филиал Института вычислительных технологий СО РАН
Россия
г. Красноярск


Е. В. Анискович
Красноярский филиал Института вычислительных технологий СО РАН
Россия
г. Красноярск


А. П. Черняев
Научно-производственное предприятие «СибЭРА»
Россия
г. Красноярск


В. И. Халиманович
АО «Информационные спутниковые системы» им. акад. М. Ф. Решетнева
Россия
г. Железногорск


Список литературы

1. Vasiliev V. V. Composite Pressure Vessels: Analysis, Design, and Manufacturing. — Blacksburg, VA: Bull Ridge Publishing, 2009. — 690 p.

2. Азаров А. В., Бабичев А. А., Синьковский Ф. К. Проектирование и изготовление композитного бака высокого давления для космического аппарата / Композиты и наноструктуры. 2013. № 4. С. 44 – 57.

3. Лепихин А. М., Буров А. Е., Москвичев В. В. Возможности расчетной оценки надежности металлокомпозитных баков высокого давления / Проблемы машиностроения и надежности машин. 2015. № 4. С. 49 – 55.

4. Амелина Е. В., Буров А. Е., Голушко С. К., Лепихин А. М., Москвичев В. В., Юрченко А. В. Расчетно-экспериментальная оценка прочности металлокомпозитного бака высокого давления / Вычислительные технологии. 2016. Т. 21. № 5. С. 3 – 21.

5. Лепихин А. М., Москвичев В. В., Черняев А. П., Похабов Ю. П., Халиманович В. И. Экспериментальная оценка прочности и герметичности металлокомпозитных сосудов высокого давления / Деформация и разрушение материалов. 2015. № 6. С. 30 – 36.

6. ГОСТ Р 52727–2007. Техническая диагностика. Акустико-эмиссионная диагностика. Общие требования. — М.: Стандартинформ, 2007.

7. Сборник методических документов, применяемых для независимой оценки рисков в области пожарной безопасности, гражданской обороны и защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций. Ч. 2. — М.: Полимаг, 2008. — 704 с.


Для цитирования:


Лепихин А.М., Москвичев В.В., Буров А.В., Анискович Е.В., Черняев А.П., Халиманович В.И. Экспериментальные исследования прочности и ресурса металлокомпозитных баков высокого давления. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019;85(1(I)):49-56. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2019-85-1-I-49-56

For citation:


Lepikhin A.M., Moskvichev V.V., Burov A.E., Aniskovich E.V., Cherniaev A.P., Khalimanovich V.I. Experimental study of the strength and durability of metal-composite high-pressure tanks. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2019;85(1(I)):49-56. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2019-85-1-I-49-56

Просмотров: 57


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)