Комп’ютерне моделювання деформованого стану та міцності рамної конструкції важкого бпла

Автор(и)

  • Дмитро Бреславський НТУ "ХПІ", Ukraine
  • Валерій Конкін НТУ "ХПІ", Ukraine
  • Олексій Марусенко НТУ "ХПІ", Ukraine https://orcid.org/0000-0001-6911-2500
  • В‘ячеслав Кортунов НТУ "ХПІ", Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.20998/2078-9130.2022.2.270148

Анотація

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.

Біографії авторів

Дмитро Бреславський , НТУ "ХПІ"

Бреславський Дмитро Васильович – доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри комп’ютерного моделювання процесів та систем, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»; тел.: (057)‑707‑64‑54; e‑mail: Dmytro.Breslavsky@khpi.edu.ua ; Магдебурзький університет ім. Отто фон Гьоріке,

email: Dmytro.Breslavsky@ovgu.de

Валерій Конкін , НТУ "ХПІ"

Конкін Валерій Миколайович– кандидат технічних наук, доцент, заступник директора навачально-наукового інституту комп‘ютерного моделювання, прикладної фізики та математики, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»; тел.: (057)‑707‑60‑58; e‑mail: Valerii.Konkin@khpi.edu.ua

Олексій Марусенко , НТУ "ХПІ"

Марусенко Олексій Миколайович – асистент кафедри комп’ютерного моделювання процесів та систем, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»; м. Харків, Україна; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6911-2500; e-mail: Oleksii.Marusenko@khpi.edu.ua

В‘ячеслав Кортунов , НТУ "ХПІ"

Кортунов В‘ячеслав Іванович– доктор технічних наук, професор, професор кафедри комп’ютерного моделювання процесів та систем, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»; тел.: (057)‑707‑64‑54; e‑mail: Vyacheslav.Kortunov@khpi.edu.ua

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-01-22