Определение НДС мест приварки патрубков к обечайке ЖРД с помощью МКЭ

Балтийский государственный технический университет "Военмех" им. Д.Ф. Устинова
Кафедра Космические аппараты и двигатели
Доклад для студенческой конференции
На тему " Определение напряженно-деформированного состояния мест приварки патрубков к обечайке ЖРД с помощью метода конечных элементов"
Санкт-Петербург 2021

Имеется упрощенная модель ЖРД с приваренным к обечайке камеры сгорания патрубком (газоводом) . Газовод предназначен для подвода генераторного газа, прошедшего через турбонасосный агрегат (ТНА) в КС для дожигания. Сам двигатель выполнен в виде тонкостенной однослойной оболочки, полученной путем вращения плоского эскиза. Под углом 65° к боковой поверхности КС приварен патрубок в виде цилиндрической оболочки.
Параметры расчета ЖРД:
- длина камеры двигателя: 0,501 м;
- длина цилиндр. части КС: 0.092 м;
- длина сужающейся части сопла: 0.053 м;
- длина расширяющейся части сопла: 0.329 м;
- длина смесительной головки: 0.027 м;
- диаметр КС: 0.077 м;
- диаметр критического сечения: 0.018 м;
- диаметр выходного сечения сопла: 0.271 м;
В месте контакта патрубка и камеры сгорания добавлены радиусы скругления: внутренний – 4.5 мм, внешний 4 мм.
Двигатель и патрубок выполнены из конструкционной криогенной стали сплава 12Х18Н10Т со следующими характеристиками (при Т=450 °С):
- модуль упругости Е = 1,69 ∙〖10〗^5 МПа;
- допускаемое напряжение [σ]=132 МПа;
- предел текучести σ_т=176 МПа;
- временное сопротивление σ_в=428 МПа;
Расчетная модель выполнена в пакете КОМПАС-3D v16.1

Содержание
Введение
Раздел 1. Принципы моделирования НДС мест приварки патрубков к обечайке ЖРД
1.1 Метод конечных элементов (МКЭ)
1.2 Метод подмоделей
Раздел 2. Принципы моделирования камеры ЖРД с приваренным к обечайке патрубком
2.1 Описание объекта исследования
2.2 Конечно-элементная сетка
2.3 Граничные условия
2.4 Анализ напряженно-деформированного состояния
Раздел 3. Линеаризация напряжений
3.1 Условия статической прочности элементов сосудов под давлением
3.2 Численный метод линеаризации напряжений
3.3 Линеаризация результирующих напряжений в концентраторах
3.4 Оценка прочности аппарата высокого давления
Раздел 4. Упругопластический расчет места приварки патрубка