Нургазиев А.М., Джундибаев В.Е.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОРПУСА РАКЕТА МАЛОЙ ДАЛЬНОСТИ В ВИРТУАЛЬНОЙ СРЕДЕ *
Аннотация:
в настоящее время проектирование ракет малой дальности требует применения современных методов анализа прочностных характеристик для повышения надежности и безопасности конструкций. Одним из эффективных инструментов для оценки прочности и устойчивости конструкций является использование виртуального моделирования с применением метода конечных элементов (МКЭ). В данной работе рассматривается исследование прочностных характеристик корпуса ракеты малой дальности с использованием виртуальной среды для оценки воздействия статических и динамических нагрузок, высоких перегрузок и термических факторов.
Ключевые слова:
прочностные характеристики, корпус ракеты малой дальности, виртуальное моделирование, метод конечных элементов, статические нагрузки, динамические нагрузки, перегрузки, термические воздействия, конструктивная оптимизация, ракетные системы, виртуальная среда, инженерные расчеты, аэродинамика, деформации, стресс-анализ
Исследование прочностных характеристик корпуса ракеты малой дальности в виртуальной среде является важным направлением для повышения безопасности, эффективности и надежности ракетных технологий. Для такого исследования часто используются методы компьютерного моделирования и анализа, которые позволяют предсказать поведение материалов и конструкций в различных условиях эксплуатации, не прибегая к дорогостоящим и трудоемким физическим испытаниям. Виртуальная среда предоставляет удобную платформу для оценки прочности, долговечности и устойчивости корпуса ракеты, а также для оптимизации его конструкции.Основные этапы исследования:Моделирование 3D геометрии ракеты: На этом этапе создается точная модель корпуса ракеты, включающая все ключевые элементы конструкции, такие как носовая часть, двигательные отсеки и корпуса. Модели могут быть созданы с использованием CAD-систем (например, CATIA, SolidWorks, AutoCAD) для обеспечения точности всех геометрических характеристик.Выбор материалов: Виртуальные исследования часто включают выбор материалов, которые будут использоваться в конструкции ракеты. Это может включать легкие сплавы, композиты, а также специальные высокопрочные материалы, которые должны выдерживать экстремальные нагрузки и температуры в условиях полета.Применение методов конечных элементов (FEA): Метод конечных элементов (МКЭ или FEA) позволяет моделировать поведение конструкции ракеты при воздействии различных внешних факторов, таких как аэродинамические силы, температуры, вибрации, удары, перегрузки и другие. Расчеты с использованием FEA могут выявить слабые места конструкции, выявить риски разрушения или деформации.Тестирование на прочность и устойчивость: Виртуальные испытания включают тесты на прочность, такие как статические и динамические нагрузки. Они могут включать моделирование таких ситуаций, как:Вибрационные тесты, имитирующие условия полета ракеты.Тесты на устойчивость к перегрузкам, возникающим при старте или в процессе полета.Оценка ударных нагрузок при возможных столкновениях или разрушениях.Анализ термических и механических нагрузок: Прочностные характеристики ракеты зависят также от воздействия температурных нагрузок. При этом важно учитывать как экстремальные температуры, возникающие при старте ракеты, так и высокие температуры, которые могут возникать в результате аэродинамического сопротивления.Оптимизация конструкции: На основе полученных результатов моделирования проводится оптимизация конструкции. Это может включать изменение геометрии корпуса, использование более эффективных материалов или внедрение новых технологий для повышения прочности и надежности ракеты.Моделирование аварийных ситуаций: Важно также провести виртуальные испытания на случай возникновения аварийных ситуаций (например, отказ двигателя, утечка топлива), чтобы оценить, как корпус ракеты реагирует на такие чрезвычайные условия.Прогнозирование долговечности: Прогнозирование сроков службы ракеты и оценки воздействия повторных нагрузок на корпус позволяет спрогнозировать вероятность усталостных повреждений и необходимость проведения технического обслуживания.Для проведения исследования прочностных характеристик корпуса ракеты малой дальности в виртуальной среде и представления результатов с помощью графиков, рисунков и формул, необходимо использовать несколько ключевых этапов:1. Моделирование и анализ конструкций:Моделирование ракеты с помощью компьютерного программного обеспечения (например, ANSYS, ABAQUS, SolidWorks).Применение метода конечных элементов (МКЭ) для расчета напряжений и деформаций в различных частях ракеты.Формула для расчета напряжений по методу конечных элементов:Для расчета напряжений в теле с использованием метода конечных элементов можно использовать классическое уравнение для напряжений в материале:
Номер журнала Вестник науки №3 (84) том 4
Ссылка для цитирования:
Нургазиев А.М., Джундибаев В.Е. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОРПУСА РАКЕТА МАЛОЙ ДАЛЬНОСТИ В ВИРТУАЛЬНОЙ СРЕДЕ // Вестник науки №3 (84) том 4. С. 369 - 375. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/21990 (дата обращения: 20.05.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+