ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Оптимизация формы и структуры композитных баллонов давления из "Композиционные материалы " При численном интегрировании равенства (3.15) следует учесть, что соответствующий интеграл является несобственным в окрестности г — а. [c.357] Зависимости (3.16), (3.18) представляют семейство образующих оболочек вращения, зависящих только от двух безразмерных параметров г о = г /а и й рто- При этом уравнение (3.16) справедливо при б л 1, т. е. [c.358] Форма образующей строится численным интегрированием уравнения (3.23) при начальных условиях на участке / г = а, 1г = 0 21 = 0 ф = = tg V на участке // г = Ь г = г, -, 2а = 2,. [c.361] При выполнении процедуры численного интегрирования следует учесть, что интеграл для построения 2 г) является несобственным при г — а. Кроме того, определение тангенса угла наклона витка при заданном радиусе полюсного отверстия требует применения метода последовательных приближений для решения урвнения tg V = 2о у)/го, где 2о = 2 (Ао). [c.361] Другим возможным вариантом армирования баллона давления является намотка по линиям постоянного отклонения от геодезической траектории (ЛПО) 6]. Ее целесообразно использовать, когда угол укладки ленты на экваторе не может быть выбран произвольно, т. е. он определяется не величиной радиуса полюсного отверстия, а задается с учетом других конструктивных соображений. [c.362] Особенностью конструкций, образованных на.моткой одного семейства нитей, является существенное увеличение толщины оболочки в районе фланца при возрастании внутреннего давления. При этом исходные соотношения теории безмоментных оболочек перестают быть справедливыми. Кроме того, в некоторых случаях появляется необходимость варьирования формой меридиана с целью приближения ее к заданной. Такая задача решается проектированием равнонапряженной оболочки вращения, состоя-ш,ей из нескольких семейств нитей. [c.363] При этом каждое семейство определяется углом намотки фо и толщиной hai на экваторе и заканчивается на радиусе rgi = а sin фаг. Последнее равенство является следствием требования намотки по геодезическим линиям поверхности, что обеспечивает равно-напряженность системы. При возрастании угла фаг от семейства к семейству образуется система слоев (рис. 3.13). Такая намотка, получившая название многозонной (элемент оболочки при Го, г-1 о, i иногда называют зоной), не позволяет получить оболочку заданной формы, однако обладает большими возможностями, чем рассмотренная выше схема армирования одним семейством нитей. [c.363] При этом число нитей, образующих каждый елей, во-первых, должно быть целым, а, во-вторых, для одного слоя, например последнего, число нитей в нем не может быть выбрано произвольно, а определяется однозначно из условия (3.2 . [c.364] На рио. 3.14 показано изменение формн контура оболочки в зависимо-ети от числа образующих ее слоев. [c.364] Соответствующим выбором числа слоев, их расположения и количества нитей в них форма меридиана может изменяться в достаточно широких пределах. При этом, однако, следует учитывать конечность толщины элементарного слоя, вытекающую из условий технологической реализации конструкции. Поэтому для баллонов больших давлений, когда потребное число слоев достаточно велико, может быть поставлена задача построения оптимальной равнонапряженной оболочки заданной формы. Теоретически ее решение требует предположения о непрерывной зависимости толщины от угла армирования, т. е. бесконечности числа слоев [7, 9, 12]. [c.365] Найденное непрерывное теоретическое распределение нитей по слоям и углам армирования должно быть представлено в форме конечного разбиения. При этом возможны различные варианты технологического исполнения. Например, задаваясь равномерным распределением зон на поверхности оболочки (Дгог = onst), из зависимости (3.28) следует выбрать мощность армирования каждой зоны. Или при постоянном числе нитей в каждой зоне из (3.28) определяется величина угла армирования на экваторе, а следовательно, и радиус полюсного отверстия отдельного слоя. Окончательно найденное решение в зависимости от числа выбранных слоев должно корректироваться по формулам, полученным для оболочек, образованных конечным числом семейств нитей. Естественно, что форма оболочки будет отличаться от заданной, приближаясь к ней при увеличении числа слоев. [c.365] Конструктивные особенности баллонов давления, образованных намоткой армированной ленты, определяются наличием оболочки переменной толщины. [c.365] Порог растрескивания связующего в существенной мере зависит от соотношения жесткостей однонаправленного материала вдоль армирования и поперек волокон (Е /Ег)- Анализ применения высокомодульных углеродных, борных и других волокон и работа конструкции в условиях криогенных температур показывает, что в некоторых случаях разрушение связующего может наступить одновременно с разрушением волокон. [c.367] Аналогичная ситуация может наблюдаться для более пластичных, например металлических, связующих. При этом возникает задача оптимального проектирования баллона давления с учетом несущей способности связующего II]. Так как задача расчета оболочки для общей модели материала является статически неопределимой при нахождении напряжений в слоях армированного материала, одного условия равнопрочности уже недостаточно для получения конструкции минимальной массы. [c.367] Входящая в (3.37) постоянная может быть выражена через угол армирования фа при г = а. При fe О закон намотки совпадает с условием Клеро / sin ф = onst, т. е. требует геодезической укладки нитей. [c.368] Вернуться к основной статье