Введение к работе
ктуальность темы. В настоящее время осуществляв гея перевод двигателей транспортных ередеїв на сжатый природный газ. В связи с этим возникла острая необходимость в больших количествах заправочных емкостей,, в качестве которых исподь&^ются баллоны. Наиболее перспективным для этих целей является применение баллонов из многослойных композиционных волокнистых материалов fKBM) в комбинации с внутренней герыегичной оболочкой (ГО) из металла. Такие баллоны по сравнение с цельнометаллическими обладает меньшей кассой, безосколочным разрушением, исключают использование легирован-* них сталей и др. Однако, несмотря на указанные преимущества, слоистые баллоны не наили широкого применения. .Объясняется это тем, что для обеспечения безопасной эксплуатации баллонов недостаточно изучено комплексное влияние конструктивно-технологических и эксплуатационных факторов на их несущую способность. Поэтому разработка эффективных методов расчета и проектирования баллонов из слоистых материалов с учетом комплексного влияния конструктивно-технологических і масатабного и эксмуатациоаных факторов является актуальной проблемой строительной механики.
Целью работы является разработка системы взаимоувязанных расчетов и экспериментов, обеслечиваоцей создание слоистых баллонов с требуемой несущей способность» и. позволяеющей учесть комплексное влияние масштабного, технологических и эксплуатационных факторов.-
Научная новизна выполненных исследований заключается в следу вщих основных положениях:
-
Разработан уточненный инаенерный метод определения несущей способности баллонов с учетом технологических напряжений в слоях, характера их распределения, краевого эффекта и упруго-пластического деформирования металлического слоя и выполнена его экспериментальная проверка на модели баллона.
-
Уточнен метод расчета намоточных напряжений в слоях баллона, позволивший получить формулы для расчета программной намотки с целью достижения необходимого напряженного состояния в металлическом слое.
-
Разработан экспериментальный метод определения механических характеристик материалов в слоях баллонов и оценки его несущей
способности с учетом технологических и масштабного факторов.
-
Разработан метод проэктирозочного pacvesa баллонов с заданной ыалоцикловой прочностью и учетом условий эксплуатации.
-
Получены экспериментальные данные о влиянии параметров конструктивно-технологического исполнения на эффективность баллонов по результатам испытаний шести типов баллонов.
Достоверность полученных результатов работы подтверждается даввжш испытаний на прочность различных типов комбинированных баллонов из различных Ш1, выполненных по утвержденным в установленной порядке магодикаг-ї испытаний сосудов высокого давления.
Практическая ценность работы состоит в sou, что исследования проводились в соответствии а техническими заданиями при выполнении хозяйственных договоров СКТБ ІШех АН Украины. Результаты, полученные в работе, были использованы при разработке методик прочностных и проектировочных расчетов, а ганяє серийных технических условий ТУ88 УССР І68.00Г-90 и ТУ88 УССР 168.002-90 на комбинированные баллоны. Они также (результаты работы) легли в основу исследовательских работ в СКГБ ЙМех Ан Украины по дальнейшей разработке конструкций баллонов. Исследования (расчеты и эксперименты) в полном объзые выполнены для баллонов с герметичной оболочкой из ста. . С8Г2СФБ и сгали 08ЯІ с КЖ! на основа стеклонити типа БС-6, стеклоровинга РВИНІО-І260 и базалыоровинга РБ9-300.
Апробация работы: Отдельные положения и результаты диссертации были долоЕбНИ и одобрены на семинарах научно-технического совета СКІБ Института ыехавики АН Украины (председатель канд.техн. над*. В.А.Полевой, Киев, 1984+1990), на семинаре отдела "Механика композитных сред" I/Шех АН Украины (руководитель доктор физ.-мат. наук, профессор И.О.Бабич, Киев, 1989), научном семинаре "Геометрические аспекты проектирования, технологии изготовления, дефор-цирования и разрушения злеыантов конструкций из композиционных материалов" в ПАТИ ии.К.Э.Циолковского (руководитель доктор техн. наук, профессор Т.П.Зайцев, Москва, 1989). Результаты проведенных исследований вошли в состав НИР, выполненной ИМех АН Украины по seue № 0I8SOI272I2 "Разработка методов расчета, проектирования и изготовления «эталлоптастиковых оболочек высокого и среднего давления для транспортировки природного газа".
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в пяти научных стагьях и защищены тремя авторский» свидетельствами.
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и прилокения. Она изложена на 182 е., содержит 119 о. основного текста, 73 рисунка на 59 о. 12 га блиц на 6 е., список литературы из 102 наименований, прилокение на 2 с.