УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОЛОЧКИ

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.
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.).
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.).
Недостатками является невозможность исследования напряженно-деформированного состояния подкрепленной оболочки с продольным силовым набором.
Задачей полезной модели является расширение наглядных возможностей по определению окружных и осевых относительных деформаций в точках наружной поверхности гладкой оболочки и оболочки, подкрепленной стрингерами.
Техническим результатом является оценка эффективности работоспособности гладкой и подкрепленной стрингерами оболочки при ее нагружении осевыми растягивающими и сжимающими силами.
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.
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.
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.
На фиг. изображен общий вид устройства для исследования напряженно-деформированного состояния оболочки.
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).
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.
Устройство работает следующим образом.
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.
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.
Нагружая оболочку 1 сжимающими осевыми силами, оценивают вклад в несущую способность гладкой оболочки 1 и подкрепляющих элементов, а также влияние шага между стрингерами оболочки.
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.