RU202619U1

RU202619U1 - INSTALLATION FOR RESEARCHING THE STRESS-DEFORMED STATE OF THE SHELL

Info

Publication number: RU202619U1
Application number: RU2020126088U
Authority: RU
Inventors: Михаил Николаевич Ларин; Алексей Витальевич Солодовников; Дмитрий Викторович Чернов; Владимир Анатольевич Егоров; Иван Михайлович Васильев; Николай Николаевич Готовцев; Антон Владимирович Дьяченко; Мухадин Фралевич Тутов; Андрей Сергеевич Глинский; Борис Алексеевич Шариков
Priority date: 2020-07-31
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2021-03-01

Abstract

Задачей полезной модели является расширение наглядных возможностей по определению окружных и осевых относительных деформаций в точках наружной поверхности гладкой оболочки и оболочки, подкрепленной стрингерами.Изменяя величину осевой растягивающей силы, получаем наглядную картину восприятия действующих нагрузок гладкой оболочкой и подкрепленной набором стрингеров, а также влияние шага между стрингерами оболочки на величину относительных деформаций. Применив формулы сопротивления материалов можно оценить напряженно-деформированное состояние подкрепленной оболочки 1 и ее работоспособность.The task of the utility model is to expand the visual possibilities for determining the circumferential and axial relative deformations at the points of the outer surface of the smooth shell and the shell, reinforced by stringers. shell stringers by the amount of relative deformations. Applying the formulas for the strength of materials, it is possible to estimate the stress-strain state of the reinforced shell 1 and its performance.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к средствам измерения деформаций подкрепленной оболочки при испытаниях на прочность и устойчивость и может быть использована, например, в ракетостроении, а также в учебном процессе ВУЗов.The useful model relates to measuring equipment, in particular to the means of measuring the deformations of the reinforced shell during strength and stability tests and can be used, for example, in rocketry, as well as in the educational process of universities.

Известно устройство для исследования напряженно-деформированного состояния оболочки, содержащее тензорезисторы, упругий элемент, к которому по образующей равномерно наклеены тензорезисторы, причем нечетные параллельно, а четные перпендикулярно оси симметрии, измерительную аппаратуру, систему нагружения внутренним давлением, жестко закрепленный штуцер, упругий элемент выполнен в виде трехслойной оболочки, первый и третий слои которой выполнены из армированных пластиков, а прочноскрепленный с ними промежуточный слой выполнен из пенопласта, тензорезисторы наклеены на наружную поверхность первого и третьего слоя (RU №189044, 2019 г.).A device for studying the stress-strain state of the shell is known, containing strain gauges, an elastic element to which strain gauges are uniformly glued along the generatrix, with odd parallel and even perpendicular to the axis of symmetry, measuring equipment, a loading system with internal pressure, a rigidly fixed fitting, the elastic element is made in in the form of a three-layer shell, the first and third layers of which are made of reinforced plastics, and the intermediate layer firmly attached to them is made of foam, strain gauges are glued to the outer surface of the first and third layers (RU # 189044, 2019).

Наиболее близким по технической сущности решением является устройство для исследования напряженно-деформированного состояния гладких конических оболочек, содержащее упругий элемент, тензорезисторы, измерительную аппаратуру, упругий элемент выполнен в виде гладкой конической оболочки, к которой по образующей равномерно наклеены тензорезисторы, причем нечетные параллельно, а четные перпендикулярно оси симметрии, в боковой части корпуса устройства жестко закреплен штуцер, в устройство введена система нагружения осевыми силами, состоящая из крышки и штока, причем шток жестко закреплен с помощью штифта к корпусу, в нижней части снабжен поворотным рычагом, крышка конической оболочки закреплена через тензостакан с помощью резьбового соединения к штоку, на тензостакан в осевом направлении наклеен тензорезистор (RU № 114775, 2012 г.).The closest solution in technical essence is a device for studying the stress-strain state of smooth conical shells, containing an elastic element, strain gauges, measuring equipment, the elastic element is made in the form of a smooth conical shell, to which strain gauges are uniformly glued along the generatrix, with odd parallel, and even perpendicular to the axis of symmetry, a fitting is rigidly fixed in the side of the device body, an axial loading system is introduced into the device, consisting of a cover and a rod, and the rod is rigidly fixed with a pin to the body, in the lower part it is equipped with a pivoting lever, the cover of the conical shell is fixed through a strain gauge by means of a threaded connection to the stem, a strain gauge is glued to the strain gauge in the axial direction (RU No. 114775, 2012).

Недостатками является невозможность исследования напряженно-деформированного состояния подкрепленной оболочки с продольным силовым набором.The disadvantages are the impossibility of studying the stress-strain state of a reinforced shell with a longitudinal force set.

Задачей полезной модели является расширение наглядных возможностей по определению окружных и осевых относительных деформаций в точках наружной поверхности гладкой оболочки и оболочки, подкрепленной стрингерами.The task of the utility model is to expand the visual capabilities for determining the circumferential and axial relative deformations at the points of the outer surface of the smooth shell and shell, supported by stringers.

Техническим результатом является оценка эффективности работоспособности гладкой и подкрепленной стрингерами оболочки при ее нагружении осевыми растягивающими и сжимающими силами.The technical result is to evaluate the efficiency of a smooth shell reinforced with stringers when it is loaded with axial tensile and compressive forces.

Сущность полезной модели заключается в том, что в устройстве для исследования напряженно-деформированного состояния оболочки, выполненном с возможностью соединения с измерительной аппаратурой, содержащем тензорезисторы, упругий элемент, к которому по образующей равномерно наклеены тензорезисторы, причем нечетные параллельно, а четные перпендикулярно оси симметрии, систему нагружения осевыми силами, состоящую из крышки и штока, шток жестко закреплен с помощью штифта к корпусу, в нижней части снабжен поворотным рычагом, крышка оболочки закреплена через тензостакан с помощью резьбового соединения к штоку, на тензостакан в осевом направлении наклеен тензорезистор, упругий элемент выполнен в виде подкрепленной оболочки, подкрепление состоит из двух стыковочных шпангоутов, верхняя половина оболочки выполнена гладкой, другая - снабжена набором стрингеров, закрепленных на наружной площади боковой поверхности с различным шагом между собой: шаг расположения стрингеров на одной половине площади оболочки в два раза чаще, чем на другой.The essence of the utility model lies in the fact that in a device for studying the stress-strain state of the shell, made with the possibility of connection with measuring equipment containing strain gages, there is an elastic element to which strain gages are uniformly glued along the generatrix, with odd parallel and even perpendicular to the axis of symmetry, axial loading system, consisting of a cover and a rod, the rod is rigidly fixed with a pin to the body, in the lower part it is equipped with a pivoting lever, the cover of the shell is fixed through a strain gauge with a threaded connection to the rod, a strain gauge is glued to the strain gauge in the axial direction, the elastic element is made in the form of a reinforced shell, the reinforcement consists of two docking frames, the upper half of the shell is smooth, the other is equipped with a set of stringers fixed on the outer area of the lateral surface with a different pitch between each other: the pitch of the stringers on one half of the area is about the swells are twice as common as the other.

Новизна заключаются в том, что упругий элемент выполнен в виде подкрепленной оболочки, подкрепление состоит из двух стыковочных шпангоутов, верхняя половина оболочки выполнена гладкой, другая – снабжена набором стрингеров, закрепленных на наружной площади боковой поверхности с различным шагом между собой: шаг расположения стрингеров на одной половине площади оболочки в два раза чаще, чем на другой.The novelty lies in the fact that the elastic element is made in the form of a reinforced shell, the reinforcement consists of two docking frames, the upper half of the shell is smooth, the other is equipped with a set of stringers fixed on the outer area of the lateral surface with a different pitch between each other: the pitch of the stringers on one half of the area of the shell is twice as often as on the other.

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявленном устройстве.The analysis of the known technical solutions (analogues) in the investigated area and related areas allows us to conclude that there are no features in them that are similar to the essential distinctive features in the claimed device.

На фиг. изображен общий вид устройства для исследования напряженно-деформированного состояния оболочки.FIG. shows a general view of the device for studying the stress-strain state of the shell.

Устройство содержит упругий элемент, выполненный в виде подкрепленной оболочки 1. Подкрепление состоит из двух стыковочных шпангоутов 2 и 3. Верхняя половина оболочки 1 выполнена гладкой, другая - снабжена набором стрингеров 4, закрепленных на наружной площади боковой поверхности с различным шагом между собой: шаг расположения стрингеров 4 на одной половине площади оболочки в два раза чаще, чем на другой. На наружную поверхность всех элементов оболочки 1 по образующей наклеены тензорезисторы, попарно: один четный 5 и один нечетный 6, по две пары на гладкой половине оболочки 1, и по две пары на другой половине оболочки 1, подкрепленной набором стрингеров 4, соединенные с измерительной аппаратурой (на рис. не показана).The device contains an elastic element made in the form of a reinforced shell 1. The reinforcement consists of two docking frames 2 and 3. The upper half of the shell 1 is smooth, the other is equipped with a set of stringers 4 fixed on the outer area of the lateral surface with a different pitch between each other: stringers 4 on one half of the shell area twice as often as on the other. Strain gages are glued on the outer surface of all elements of the shell 1 along the generatrix, in pairs: one even 5 and one odd 6, two pairs on the smooth half of the shell 1, and two pairs on the other half of the shell 1, supported by a set of stringers 4, connected to the measuring equipment (not shown in the figure).

Устройство снабжено системой нагружения осевыми силами, состоящей из крышки 7, зафиксированной к стыковочному шпангоуту 2, и штока 8, жестко закрепленного с помощью штифта к стыковочному шпангоуту 3, снабженному в нижней части поворотным рычагом 9. Крышка 7 оболочки 1 закреплена через тензостакан 10 с помощью резьбового соединения 11 к штоку 8. На тензостакан 10 в осевом направлении наклеен тензорезистор 12.The device is equipped with a system of loading by axial forces, consisting of a cover 7, fixed to the docking frame 2, and a rod 8, rigidly fixed with a pin to the docking frame 3, equipped in the lower part with a pivoting lever 9. Cover 7 of the shell 1 is fixed through the strain gauge 10 using threaded connection 11 to the stem 8. A strain gauge 12 is glued to the strain gauge 10 in the axial direction.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Оболочку 1 нагружают растягивающими осевыми силами поворотным рычагом 9, расположенного в нижней части стыковочного шпангоута 3, величину силы задают по показаниям тензорезистора 12, наклеенного на тензостакан 10. Проводят регистрацию измерительной аппаратурой показаний заданного массива датчиков 5 и 6 гладкой оболочки 1 и оболочки 1, подкрепленной набором стрингеров 4 с различным шагом между собой.The shell 1 is loaded with tensile axial forces by the pivoting lever 9 located in the lower part of the docking frame 3, the magnitude of the force is set according to the readings of the strain gauge 12 glued to the strain gauge 10. The measurement equipment is registered with the readings of the given array of sensors 5 and 6 of the smooth shell 1 and the shell 1, reinforced a set of 4 stringers with different pitch between each other.

Изменяя величину осевой растягивающей силы, получаем наглядную картину восприятия действующих нагрузок гладкой оболочкой и подкрепленной набором стрингеров, а также влияние шага между стрингерами оболочки на величину относительных деформаций. Применив формулы сопротивления материалов можно оценить напряженно-деформированное состояние подкрепленной оболочки 1 и ее работоспособность.By changing the value of the axial tensile force, we obtain a clear picture of the perception of the acting loads by a smooth shell and reinforced by a set of stringers, as well as the effect of the pitch between the stringers of the shell on the value of relative deformations. Applying the formulas for the strength of materials, it is possible to estimate the stress-strain state of the reinforced shell 1 and its performance.

Нагружая оболочку 1 сжимающими осевыми силами, оценивают вклад в несущую способность гладкой оболочки 1 и подкрепляющих элементов, а также влияние шага между стрингерами оболочки.When loading the shell 1 with compressive axial forces, the contribution to the bearing capacity of the smooth shell 1 and the reinforcing elements, as well as the effect of the pitch between the stringers of the shell, are estimated.

Данное устройство позволяет наглядно определить окружные и осевые относительные деформации в точках гладкой оболочки и оболочки, подкрепленной стрингерами при ее нагружении осевыми растягивающими и сжимающими силами, оценить напряженно-деформированное состояние подкрепленной оболочки 1, оценить вклад в несущую способность гладкой оболочки и подкрепляющих элементов, а также влияние частоты их расположения, уточнить правомерность расчетной схемы, допущений и методик проектировочного и проверочного расчетов подкрепленных оболочек.This device allows you to visually determine the circumferential and axial relative deformations at the points of the smooth shell and shell, reinforced by stringers when it is loaded with axial tensile and compressive forces, to estimate the stress-strain state of the reinforced shell 1, to estimate the contribution to the bearing capacity of the smooth shell and reinforcing elements, as well as the influence of the frequency of their location, to clarify the legality of the design scheme, assumptions and methods of design and verification calculations of reinforced shells.

Claims

A device for studying the stress-strain state of the shell, made with the possibility of connecting by measuring equipment, containing strain gages, an elastic element to which strain gages are uniformly glued along the generatrix, and odd - parallel, and even - perpendicular to the axis of symmetry, a system of loading by axial forces, consisting of a cover and the rod, the rod is rigidly fixed with a pin to the body, in the lower part it is equipped with a pivoting lever, the cover of the shell is fixed through the strain gauge by means of a threaded connection to the rod, a strain gauge is glued to the strain gauge in the axial direction, characterized in that the elastic element is made in the form of a reinforced shell , the reinforcement consists of two docking frames, the upper half of the shell is smooth, the other is equipped with a set of stringers fixed on the outer area of the lateral surface with a different pitch between each other: the pitch of the stringers on one half of the shell area is twice as often, h eat for another.