Расчёт надёжности заряда крупногабаритного двигателя

Под надёжностью скреплённого с двигателем заряда понимают совокупность механических свойств, обеспечивающих прочность и целостность заряда, а также его связей с корпусом на всех этапах эксплуатации и боевого использования, предусмотренных техническим заданием.

Принято выделять следующие эксплуатационные этапы жизненного цикла заряда, для которых рассчитывается надёжность: полимеризация, охлаждение после полимеризации, горизонтальное хранение, вертикальное хранение, транспортирование, нагружение внутренним давлением, воздействие перегрузок, аэродинамический нагрев.

Количественно механическая надёжность заряда характеризуется вероятностью его безотказной работы для конкретной конструкции заряда и двигателя.

Для оценки механической составляющей надёжности заряда необходимо решить следующие задачи:

1. Получить детерминированное решение прочностной задачи и выявить слабое звено, если эта модель приемлема. (То есть выявить опасные зоны и соответствующие им нагрузки).

2. Провести анализ законов распределения параметров, вошедших в детерминированный расчёт, и связей между ними. (Найти законы распределения действующих и критических нагрузок и параметров их определяющих).

3. Выполнить расчёт вероятности разрушения заряда. (Использовать аналитический расчет, в том числе с помощью ЭЦВМ или численный метод или статистический подход).

Рассмотрим последовательное решение каждой из названных задач.

При оценке надежности скрепленного заряда учитываются:

- суммарная деформация в заряде,

- отрывное напряжение на границе топливо – корпус,

- сдвиговое напряжение на границе топливо-корпус.

Тогда:

, (3.14)

где - вероятность того, что действующая суммарная деформация в опасном сечении заряда не превзойдет критического значения ;

- вероятность того, что действующее суммарное отрывное напряжение по границе корпус- теплоизоляция- бронепокрытие- топливо не превзойдет критического значения;

- вероятность того, что действующее суммарное сдвиговое напряжение на границе корпус- теплоизоляция- бронепокрытие- топливо не превзойдет критического значения.

Величины , , определяются как вероятности выполнения условий

, (3.15)

где - критические величины деформации и напряжения на разрыв и сдвиг;

- суммарные действующие деформации, контактные и сдвиговые напряжения,

Суммарные действующие деформации для к –го этапа эксплуатации определяется по зависимости:

, (3.16)

где - величина деформации, действующая на i -ом этапе эксплуатации

(например, на этапе работающего двигателя следует просуммировать деформации от вибраций при работающем двигателе, от полетных перегрузок в осевом и поперечном направлениях, от температурной нагрузки при аэродинамическом нагреве, от ударных нагрузок, от действия давления в работающем двигателе),

- обобщенные коэффициенты безопасности,

- критическая и действующая деформации на i -ом этапе эксплуатации.

Суммарное действующее касательное и нормальное напряжения рассчитываются по формулам аналогичным (4.16). При этом значения деформаций и напряжений обычно рассчитываются для опасных зон.

Типичная расчётная схема опасных зон для заряда щелевого типа приведена на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Опасные зоны щелевого заряда.

Для зоны I надёжность (механическая) определяется по деформациям.

Для зоны II - по концентрации напряжений.

Для зоны III –по отрывным напряжениям.

Для зоны IV – по сдвиговым напряжениям.

В данном случае зоны I, II, III, IV можно рассматривать как слабые звенья. Расчёт надёжности обычно производится методом линеаризации или статистического моделирования (метод Монте-Карло).

Например, расчёт надёжности по деформации заряда на этапе проектирования определяется выражением:

,

где ,

, - математические ожидания критической и суммарной действующих деформаций.

, - среднее квадратическое отклонение критической и суммарной действующей деформации.

Значения и определяются по соответствующим расчётным формулам. В эти расчётные формулы входят геометрические размеры заряда, допуска на них, показатели свойств топлива (предельные значения напряжений или деформаций при сжатии или растяжении коэффициенты Пуассона, ползучести объёмной усадки, коэффициент линейного расширения и т.п.) с учётом их зависимости от начальной температуры и скоростей нагружения.

В исследованиях обычно принимается нормальная или логарифмически - нормальная модель распределения физико-механических характеристик твёрдого топлива.

и определяются по среднеквадратическим отклонениям параметров, входящих в лианеризованные зависимости.

Аналогичным образом находятся вероятности и и оценивается вероятность безотказной работы заряда по формуле (3.14).

В том случае, когда предполагается, что характеристики , являются случайными величинами, то при определении надёжности заряда используются методы статического моделирования, которые будут рассмотрены ниже.

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: