Комп’ютерне моделювання деформованого стану та міцності рамної конструкції важкого бпла
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-9130.2022.2.270148Анотація
Статтю присвячено викладенню результатів комп‘ютерного моделювання напружено-деформованого стану та оцінювання малоциклової міцності конструкції рами важкого безпілотного літального апарату (БПЛА) квадрокоптерного типу, прототип якого створено в НТУ «ХПІ». Квадрокоптер побудовано на базі використання чотирьох двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), що створюють підйомну силу. Цикл розрахунків напружено-деформованого стану рамної конструкції, проведених для вибору варіанту, потрібного з точки зору забезпечення необхідної жорсткості та міцності, виконано з використанням методу скінченних елементів (МСЕ). Для використання у програмному розрахунковому комплексі розроблено макрос, який дозволяє проводити вибір найкращих з точки зору потрібної жорсткості та міцності параметрів рами. Наведено результати розрахунків варіанту, реалізованого у конструкції створеного прототипу БПЛА. За результатами аналізу напружено-деформованого стану показано, що обрані для сталевої рами прототипу конструктивні параметри цілком задовольняють умови мінімальної деформованості та короткочасної міцності. Визначено константи, що входять до еволюційного рівняння для параметру пошкоджуваності при малоцикловому навантаженні, яке відбувається при нештатних посадках апарату. Виконано пружно-пластичний аналіз деформування рамної конструкції для умов небезпечного бокового приземлення квадрокоптеру. Проведено розрахунки процесів накопичення прихованої пошкоджуваності у найбільш навантажених стрижнях рами. Для сталевої рами, реалізованої у створеному прототипі, продемонстровано можливість задовільного опору малоцикловому деформуванню при нештатних умовах посадки. Показано, що у зв‘язку з недостатньою малоцикловою міцністю конструкції з алюмінієвого сплаву, у новий варіант рами БПЛА, що проектується, необхідно внести конструктивні зміни.
Ключові слова: комп‘ютерне моделювання, квадрокоптер, макрос, стрижнева конструкція, напружено-деформований стан, МСЕ, малоциклова міцність, пошкоджуваність.
