Способ изготовления слоистых оболочек Советский патент 1984 года по МПК B32B7/00 B29D9/00 G01M7/00 G01M9/00 

а

лкзквя

Сш

X

0i/2. Изобретение огносится к тонкостенным обо:1очечным коиструкцним я может найти применение в сиговых э;1ементах нзделий раз.тячного назначения, работающнх под действием BHeHnieio избыточного дав.тения. Мзвесген способ изготовления оболочек вращения, заключаккдийся в формовании стенки и контура и размендении на наружной или внутренней поверхностях ее с заданHijiM HjaroM понеречыых и нродольных ребер жесткости 1 . Недостатками снособа изготовления являются сложность технологического процесса формообразования оболочек и увеличение их веса за счет дополнительной массы поперечных и продольных ребер. Известен также способ изготовления слоистых оболочек, представляющих собой тела вранх.ения, заключающийся в ()ормованни наружно1о контура с заданной толн1нной стенки. Укладку листов материала в виде заданной формы осуществляют с учетом онтимизации упругих характеристик по стенки в окружно.м и осевом направлениях, например, из условия минимума функционала потенциальной энергии и внешних нагрузок в критическом состоянии 2|. Недостатком известного снособа являотся то, что при минимальной то:пцине стенки, соотве1ствуюп1ей заданной критической 1а1рузке. получаются невысокие характеристики устойчивости, обусловленные неполной реализацией механических характеристик материала оболочки вследствие eio расслаивания с последующим разруineiHieM в зонах макеимальных напряжений, которые возникают в узловых линиях во,:т, образующ|- хся в оболочке при потере ею ус1ойчивости под действием внеи1него на1-ружеиия. Це,1ью изобретения является повышение cHoco6i-iocT.4 оболочки при вненшем статическом дав.тении. ,-, 11остав,теиная цель достигается гем, что coi.iaciio ciioco6y изготоп.тения слоистьгх обо.ючек, нредставляюншх собой те.та прищс1 ня, зак.иочаюнхемуся в формовании наружного Koirrypa с заданной то.лщиной стенки, определяют положение узлов1,х .линий. соответствующих радиалыц 1М колебаниям с минимальной резонансной частотой, и слои оболочки 1о этим линиям жестко соедиияют между собой. Приче.м жестксда соедииение осун1еств.тяют пронщванием нитью. На фиг. 1 показана форма волнообразования и положение узловых линий поперечного сечения оболочки при числе окружных волн п 2 (фиг. 1а) и п 3 (фиг. 16); на фп1. 2 - схема жесткого соединсчтя между собой слоев оболочки, та.м же иоказано распреде.чение касате.1Ы1ЫХ напряжений но толщине оболочкн и угловое но,ожение узла tfo . Позицией 1 обозначено положение узловых линий; позицией 2 -- с.тои оболочки; поз. 3 - нить. На предварительно отформованной оболочке экснеримеита;1ьно по частотным нспытания.м или иутем нагружения до потери устойчивости определяются пара.метры, соответствующие потере устойчивости при действии внешнего давления: число окружных волн п чиело продольных полуволн m и координаты положения узловых линий но поверхности оболочки (фиг, 1) (число продольных полуволн ш 1) при минимальной частоте. Параметры, характеризуюп).ие критическое состояние оболочки, определяют следующим образом. В оболочке, установленной на стенде, возбуждают колебания, онределяют частоты собственных колебаний и соответствуюп ще этим частотам числа волн в окружном и осевом направлениях и фи наи.меньщей частоте собственных колебаний определяют форму нотери устойчивости п КПо, |де К - коэффициент, зависящий от свойств материала; По -число окружных волн, соответствующих минимальной частоте. Форму волнообразования (п, т) и ноложение узловых линий на поверхности оболочки можно определить непосредственным нагружением оболочки внешним давлением при граничных условиях закреиления, соответствующих реальным условиям. В узловых точках как и в шарнирно закренленной балке изгибающие моменты минимальны, а перерезывающая сила максимальна по величине (из условия равновесия сил). Аналогично в точках пучности изгибаю|цие моменты по абсолютной величине максимальны, а иеререзывающая сила минима.ты-ia. В качестве примера приведена реа;1иза|Ц1Я сг:особа на оболочке вращения, выполненной но фор.ме, близкой к цилиндрической и нагруженной пере.менны.м но длине внешHHiM избьз1точным давлением. Констр;уктивно оболочка выполнена с криволинейной образую1.и,ей, етенка которой толщиной -2,5 мм образована прессованием стеклоткаш с об;цим чнслом слоев -- 22, из них чис;10 несущих слоев - 12. Указанную оболочку закрепляют в соответствии с характером установки ее в реальных условиях и эксперимента.тьно определяют форму потери устойчивости при действии внешнего давления, например, частотным снособо.м по форме колебаний при минима.тьной частоте п с использованием формулы п кп., , где п о - чиело окружных волн, соответствующих минимальной частоте собственных колебаний; К - постоянный коэффициент.

связывающий форму колебаний при минимальной резонансной частоте с формой потери устойчивости (для цилиндрических оболочек К 1,15).

Для рассматриваемой оболочки критическое число окружных волн п 4, что соответствует восьми узловым линиям, равномерно расположенным по ее периметру, причем вдоль образующей получается одна полуволна. Без по 1еречной связи слоев оболочка теряет устойчивость при критическом давлении v 2-2,2 кг/см.

В данном случае при действии вне пнего давления в стенке оболочки возникают изгибающие моменты, максимальное значение которых имеет место пучностях - точках максимальных радиальных перемещений, а максимальные касательные напряжения - в узловых линиях, соотвегствую щих нулевым радиальным перемещени ям (фиг. 1). Потере устойчивости предществует расслоение стенки от касательных напряжений, которые распределяются но параболическому закону, достигая минимальна свободных поверхностях

ного значения оболочки.

Поперечное соединеннее с.юон счек.ютк;. ни вь 1;олнено вдо.чь восьми с)6р;и ijiiii.nx. точки которых соответствуют iu).i();-i eii;no узловых линий но поверхности оболочки I. закритическом состоянии. Это абстоятс. 1 ство повьпнает величину дав.чсния. соотгзстствующего началу расслоения cTeiiKii от касательных напряжений, что в конеч1 ом счете нр11водит к увеличению критического внешнего давления оболочки при практически неизменных геометрических параметрах (толщине и радиусе).

Предлагаемый ciioco6 позволяет повысить- величину критического внешнего давления на-30-35%. что в свою o-iepe.ih. эквивалентно снижеиио массы ооо/ш-ки прибл113нтельно на 2(.). Уменьи.ччюе массы оболочки, а следовательно, и i--e то.чнхины noMiiMo снижения расхода i;iie;i:.:;i, cyniecTBCHHO улучшает is экснлуат.-:и:и ;;|,11 характеристики оболочки в целом.

1. СПОСОБ ПЗГОТОВЛЕППЯ СЛОИСТЫХ ОБОЛОЧЕК, представляющих собой тела вращения, заключающийся в формовании наружного контура с заданной толщиной стенки, отличающийся тем, что, с целью повьпиения несущей способности при внегинем статическом давлении, определяют положение узловых линий, соответствующих радиальным колебаниям с минимальной резонансной частотой, и слои оболочки по этим линиям жестко соединяют между собой. 2. Способ по 1. }, .отличающийся тем, что жесткое соединение осуц ествляют прошиванием нитью.