Композитные материалы.

SashaMaks> Высота полёта:

Не поленился.... Смоделировал в альтимекс более-менее реалистичный мотор с полным импульсом в 8000Нс,УИ 194с (чуть мощнее заявленного), временем работы 4сек и массой 4,6кг, из них 4,2кг топлива. Воткнул его в ракету массой 1,5кг,диаметром 7см и Сх близкой к заявленному. И нажал "расчитать".
Перегрузка 64g
Скорость 5,2М
Апогей 10800м

Причём сам альтимекс считает оптимальную взлетную массу в 8,5кг при апогее 11700м. 2,4кг не хватает для оптимального атмосферного полёта при 20*С.
При такой взлётной массе и перегрузки бы упали до 33g и скорость до 3,3М.

Nec> и Сх близкой к заявленному.

Что значит "Сх близкой к заявленному"?

SashaMaks> Обновлённые расчёты Сх:

Это значит, что вручную задавал контрольные точки для Cx от нуля до 7М с шагом 0,2М по вот этим Вашим данным

SashaMaks>> Обновлённые расчёты Сх:
Nec> Это значит, что вручную задавал контрольные точки для Cx от нуля до 7М с шагом 0,2М по вот этим Вашим данным

Я пробовал этой программой считать через Сх функцию, ничего не получалось.
Ошибка стёка и всё тут.

Вот в файле данные из Flow для Cx, может у Вас получится...

SashaMaks> Его не делают специально анизотропным! Он таким получается технологически, и к большому сожалению при вытяжке волокна происходит упрочнение только в одном направлении из трёх. Это лишает композиты изотропной равномерности свойств, что плохо. Поэтому их потом СПЕЦИАЛЬНО делают изотропными, применяя перекрёстную укладку в несколько слоёв.

Вот в этом и состоит абсурдность твоего понимания. И теперь мне стало ясно, откуда взялись твои навязчивые мысли о колоссальных потерях в косых намотках. Я ничего тебе объяснять не буду, т.к. об этом почти в каждом букваре по композитным баллонам хорошо прописано. Учи матчасть по композитным оболочкам.

SashaMaks> Я пробовал этой программой считать через Сх функцию, ничего не получалось.
SashaMaks> Ошибка стёка и всё тут.

Потому что для 0М Сx не указали.
Подставил, не особо значения поменялись.

SashaMaks>> Я пробовал этой программой считать через Сх функцию, ничего не получалось.
SashaMaks>> Ошибка стёка и всё тут.
Nec> Потому что для 0М Сx не указали.
Nec> Подставил, не особо значения поменялись.

Загрузил данные о Сх-ах, как у вас с равномерным мелким шагом, и всё получилось.
Вероятно у программы какие-то проблемы с интерполяцией данных...

Mihail66> Вот в этом и состоит абсурдность твоего понимания.
Голословное утверждение.

Mihail66> И теперь мне стало ясно, откуда взялись твои навязчивые мысли о колоссальных потерях в косых намотках.
Не важно для каких.

Исходная прочность стеклянного волокна 2500МПа при объёмном коэффициенте с матрицей 0,5 прочность композита уменьшается в 2 раза и будет уже 1250МПа. При этом это только однонаправленный слой (ортотропный композит), а для любой оболочки нужно, как минимум два слоя, причём эти слои работают в разных направлениях (изотропный композит), не добавляя прочности друг к другу, а толщина увеличивается в 2 раза, то напряжения падают ещё в два раза и будут 625МПа для всей оболочки в идеальном случае совсем без потерь на неравномерность, перехлёсты, нахлёсты, кривизна и пр.

Mihail66> Я ничего тебе объяснять не буду, т.к. об этом почти в каждом букваре по композитным баллонам хорошо прописано.
Я напряжения для тензора из букваря и брал с учётом их слоёв и потерь. Данные варьируются от 300МПа до 500МПа в зависимости от доли смолы и итоговой плотности композита.

Так в моих корпусах при заявленной прочности стеклонити 2700МПа, я получаю реальные 2400МПа, с учётом смолы не более 1000МПа в однонаправленном слое, а с учётом всех слоёв только где-то 500МПа в лучшем случае.

Т.е., прочность всей композитной оболочки моих коконов около 500МПа.
Если подставить эту цифру в ГОСТовскую формулу для расчёта цилиндрических оболочек, то при толщине стенки 1мм и внутреннем диаметре 62мм, предельное давление разрушение и будут те самые 150атм см. рис.

Mihail66> Учи матчасть по композитным оболочкам.
Голословный посыл.

Правильно, не надо ничего объяснять, иначе придётся сесть в лужу.

Mihail66>> Вот в этом и состоит абсурдность твоего понимания.
SashaMaks> Голословное утверждение.

Абсурдность в том, что ты представляешь материал оболочки изотропным, а ему намеренно заданы анизотропные свойства. И сделано это специально для того, чтобы нагружение оболочки стало равновесным.
Поэтому то что изображено на твоих эпюрах не соответствует действительности.
Учи матчасть.

Mihail66> Абсурдность в том, что ты представляешь материал оболочки изотропным, а ему намеренно заданы анизотропные свойства.
Mihail66> И сделано это специально для того, чтобы нагружение оболочки стало равновесным.

Монослои анизотропны, а два слоя уже изотропны, так как волокна там скрещиваются под некоторым углом и в нашем случае 90°.
Такая изотропия называется "квазиизотропностью", когда на микроуровне структуры материал анизотропен, но макроуровне от изменения направления приложения сил, напряжения не меняются.
Вот из книжки: "Термин «квазиизотропный» означает, что КМ является анизотропным в микрообъеме, но изотропным в объеме всего изделия."
При этом для двух слоёв в таком случае имеется 2D изотропия, где есть плоскость изотропии свойств КМ и в этой плоскости как раз лежат главные напряжения в оболочке кокона: осевые и кольцевые.
Плетение лентой ровинга образует как раз такой изотропный 2D слой из двух (монослоёв) скрещивающихся направлений по всей площади кокона, что при ортогональной намотке, что при диагональной. Без разницы.
Поэтому такую оболочку можно считать изотропной в плоскости.

Повторюсь:
Любой изотропный материал будет лучше анизотропного при прочих равных, так как у изотропного высокая разрывная прочность будет во всех направлениях, а у анизотропного композитного монослоя только в одном направлении. Т.е. если в расчете с изотропным материалом что-то пошло не так, то с анизотропным лучше не будет точно.

Mihail66> Учи матчасть.
Вы даже основных определений от композиционных материалов не знаете, а потому не понимаете, что пишите!

SashaMaks> Монослои анизотропны, а два слоя уже изотропны, так как волокна там скрещиваются под некоторым углом и в нашем случае 90°.

Это только в твоем случае они скрещиваются под углом в 90*, поэтому твои эпюры демострируют напряжения и деформации характерные твоей же изотропности. У правильной композитной оболочки все совсем иначе.

Mihail66> Это только в твоем случае они скрещиваются под углом в 90* поэтому твои эпюры демострируют напряжения и деформации характерные твоей же изотропности. У правильной композитной оболочки все совсем иначе.

Хватит молоть отсебятину!

"Слоистые композиты со звездной укладкой волокон в смежных слоях (рис. 2) обладают изотропией свойств в плоскости листа в том случае, если угол между направлениями укладки волокон в смежных слоях менее 72⁰. Например, в слоистых КМ, у которых волокна образуют друг с другом равные углы -60⁰, 45⁰ или 30⁰, все направления в плоскости листа эквивалентны друг другу."

Mihail66> Это только в твоем случае они скрещиваются под углом в 90*

И изотропном материале моего расчёта задана разрывная прочность, как у нитей ровинга+смола в одном направлении и эта прочность одинакова во всех направлениях там всего объёма оболочки, под любым углом любой плоскости. Поэтому вообще не важно, что и куда там направлено, как навито и пр. Такой материал в таком же объёме такой же оболочки работает самым лучшим из всех возможных способов. И при этом происходит с полюсными отверстиями то, что Вы видели на эпюрах. Ни с каким композитом ни с какой намоткой в нём лучше не будет.

SashaMaks> "Слоистые композиты со звездной укладкой волокон в смежных слоях (рис. 2) обладают изотропией свойств в плоскости листа в том случае, если угол между направлениями укладки волокон в смежных слоях менее 72⁰. Например, в слоистых КМ, у которых волокна образуют друг с другом равные углы -60⁰, 45⁰ или 30⁰, все направления в плоскости листа эквивалентны друг другу."

А зачем ты сейчас это сюда прицепил, если в композитных оболочках все совершенно иначе?
Учи матчасть по композитным оболочкам.

SashaMaks> И изотропном материале моего расчёта задана разрывная прочность, как у нитей ровинга+смола в одном направлении и эта прочность одинакова во всех направлениях там всего объёма оболочки, под любым углом любой плоскости. Поэтому вообще не важно, что и куда там направлено, как навито и пр. Такой материал в таком же объёме такой же оболочки работает самым лучшим из всех возможных способов. И при этом происходит с полюсными отверстиями то, что Вы видели на эпюрах. Ни с каким композитом ни с какой намоткой в нём лучше не будет.

Вот поэтому и не надо эту бредятину к оболочкам применять.

Mihail66> А зачем ты сейчас это сюда прицепил, если в композитных оболочках все совершенно иначе?
Что там иначе?

Mihail66> Вот поэтому и не надо эту бредятину к оболочкам применять.
Бредятина пустословная пока идёт только от Вас.

SashaMaks> Что там иначе?

Правильная оболочках выполняется из анизотропного стеклопластика, который обеспечивает равновесное нагружение по всем направлениям.

SashaMaks> Бредятина пустословная пока идёт только от Вас.

Я уже давно понял почему ты используешь ортогональную раскладку. Дело в том, что ты так и не разобрался в преимуществах косых намоток.

SashaMaks>....Поэтому вообще не важно, что и куда там направлено, как навито и пр.

Вот в этом и кроется твое неверное понимание.
Тебе уже несколько лет подряд вдалбливали и вдалбливали, что такое и для чего нужна косая намотка, откуда взялся угол 54,7*, и почему эти косые намотки анизотропны в 2D моделях, но равновесны для цилиндрических оболочек. Но ты так этого и не понял. Или не захотел этого понять, поскольку все это идет вразрез с твоей «стройной» теорией прочности для ортогональной раскладки.
Вся беда в том, что построил свою «стройную» теорию начитавшись про изотропные стелопластики, и применяешь эти познания в конструировании своих ортогональных оболочек.
Учи матчасть по композитным оболочкам.

SashaMaks>> Что там иначе?
Mihail66> Правильная оболочках выполняется из анизотропного стеклопластика, который обеспечивает равновесное нагружение по всем направлениям.
1. Равновесное нагружение обеспечивает изотропия, а не анизотропия и для стеклоалпастика - это 2D изотропия.
2. Ваш стеклопластик тоже изотропен, как и мой.
Все эти схемы намоток:

имеют 2D-изотропию, у них у всех есть перекрещивание ровинга.

Mihail66> Дело в том, что ты так и не разобрался в преимуществах косых намоток.
В прчности у косых намоток нет преимущест перед ортогональной, только потери, о которых написано в учебниках:


Mihail66> откуда взялся угол 54,7*
Изотропный материал - это эталон, лучше быть не может. Не важно куда там что направлено, в изотропном материале достпупны любые направления для нагрузки с максимальной прочностью, которые не доступны при ровинговой намотке, какой бы ни была эта схема намотки.

SashaMaks> 1. Равновесное нагружение обеспечивает изотропия, а не анизотропия и для стеклоалпастика - это 2D изотропия.

Вот откуда ты эту ересь взял?

SashaMaks> 2. Ваш стеклопластик тоже изотропен, как и мой.

Я ничего не могу сказать про твой стеклопластик, а мой стеклопластик совершено точно анизотропен, т.к. ровинг в нем уложен таким образом, чтобы его прочность в перпендикулярных направлениях находилась в соотношении 2:1.

SashaMaks> Все эти схемы намоток:
SashaMaks> имеют 2D-изотропию, у них у всех есть перекрещивание ровинга.

Ну вот откуда ты это взял, про 2D-изотропию?

SashaMaks> В прчности у косых намоток нет преимущест перед ортогональной, только потери, о которых написано в учебниках:

Все верно! У косых намоток есть потери прочностиот 10 до 15%, но это фигня по сравнению с другими преимуществами (высокая технологичность и низкая трудозатратность).

SashaMaks> Изотропный материал - это эталон, лучше быть не может. Не важно куда там что направлено, в изотропном материале достпупны любые направления для нагрузки с максимальной прочностью, которые не доступны при ровинговой намотке, какой бы ни была эта схема намотки.

Ну вот откуда ты это взял?
Такое может только привидеться из-за неправильного понимания всех прелестей армированных композитов по сравнению с одноколмпонентными изотропными материалами.

Mihail66> Вот откуда ты эту ересь взял?
Mihail66> Ну вот откуда ты это взял, про 2D-изотропию?
Mihail66> Ну вот откуда ты это взял?
Из учебников по сопромату, которых Вы даже не открывали, у Вас свой сопромат.

Mihail66> а мой стеклопластик совершено точно анизотропен, т.к. ровинг в нем уложен таким образом, чтобы его прочность в перпендикулярных направлениях находилась в соотношении 2:1.

Это означает, что прочность и жёсткость по кольцу в 2 раза больше, чем по оси.
У изотропного материала такого нет. У него прочность и жёсткость будут одинаковыми и по кольцу и по оси.

Т.е. изотропный материал лучше, Вашего анизотропного, у него даже имеется избыточная прочность и жёсткость по оси, но ситуацию с большим полюсным отверстием - это не спасает.

Ваш довод об изотропности ошибочен, претензии к расчёту необоснованны.

SashaMaks> Из учебников по сопромату, которых Вы даже не открывали, у Вас свой сопромат.

Начинай вываливать ссылки на свой сопромат по каждому пункту в отдельности.
Буду учить тебя правильному восприятию нормального сопромата.

SashaMaks> Это означает, что прочность и жёсткость по кольцу в 2 раза больше, чем по оси.

Совершенно верно.

SashaMaks> У изотропного материала такого нет. У него прочность и жёсткость будут одинаковыми и по кольцу и по оси.

И именно по этой причине изотропный композит не годится для строительства правильных цилиндрических оболочек нагруженных внутренним давлением.

SashaMaks> Т.е. изотропный материал лучше, Вашего анизотропного, у него даже имеется избыточная прочность и жёсткость по оси, но ситуацию с большим полюсным отверстием - это не спасает.

Это чем же он лучше анизотропного, если у него имеется избыточная прочность в одном из направлений в добавок к избыточной массе?
А ситуацию с твоим полюсным отверстием как раз меняет принцип равновесности в купе с анизотропностью.

SashaMaks> Ваш довод об изотропности ошибочен, претензии к расчёту необоснованны.

А вот докажи это на своих эпюрах.

Mihail66> Начинай вываливать ссылки на свой сопромат по каждому пункту в отдельности.
Уже нет смысла лезть в бочку.

Mihail66> И именно по этой причине изотропный композит не годится для строительства правильных цилиндрических оболочек нагруженных внутренним давлением.
Годится и даже больше.
У композита будет 33% паразитной массы для кольцевого направления и 67% паразитной массы для продольного направления. А у изотропного материала только 50% паразитной массы в продольном направлении, т.е. в 2 раза меньше.

Mihail66> Это чем же он лучше анизотропного, если у него имеется избыточная прочность в одном из направлений в добавок к избыточной массе?
Избыточная масса будет у анизотропного композита, по сравнению с изотропным материалом.

Для реализации анизотпропии в композите 2:1 нужно два слоя по кольцу и 1 слой вдоль. При этом всего слоёв будет 3, но из них по кольцу работает только 2 и 3 или 1 слой из 3 не работает - 33% паразитной массы по кольцу;
Аналогичо вдоль оси работает только 1 слой из 3, а 2 слоя из 3 не работают и они дают 67% паразитной массы.

Изотропному материалу достаточно 2 слоёв вместо 3, так как эти два слоя обеспечат одновременно кольцевую прочность, как два кольцевых слоя у композита, так и осевую прочность, которая окажется избыточной до двух раз, так как достаточно 1 слоя вдоль из 2 - это будут 50% паразитной массы.

Но в итоге толщина изотропной оболочки будет 2 слоя, а композитной 3 слоя. При этом плоность у разрывная прочность у них будет одинаковая.

Можно специально снизить прочность изотропного материала для всей толщины в 1,5 раза и сделать толщину в 3 слоя. Тогда масса сравняется и будет некоторая избыточная массы как раз в районе переходов или сферических заглушек, если не менять там толщины. Но! И так тоже не делают! В титановых коконах спутниковых РДТТ в этих местах изотропный корпус делают тоньше, и всё равно удельная прочность получается больше, чес у композитов. (примеров полно в каталоге ATK!)

Я в своём расчёте, специально наоборот увеличил толщину сферических переходов так, как она увеличивается у композитов, что существенно увеличило их жёсткость и прочность в разы по сравнению с композитом, но никак не помогло улучшить ситуацию с раклиниванием.

Mihail66>> Начинай вываливать ссылки на свой сопромат по каждому пункту в отдельности.
SashaMaks> Уже нет смысла лезть в бочку.

Ну это и ежу понятно, что тебе нет никакого смысла лезть в бочку.
Лучше поизучай сначала матчасть, чем на понтах писать всякую хирню.

SashaMaks> У композита будет 33% паразитной массы для кольцевого направления и 67% паразитной массы для продольного направления. А у изотропного материала только 50% паразитной массы в продольном направлении, т.е. в 2 раза меньше.

Ты вот сейчас хоть понял, что ты только что сделал свой изотропный композит на 33% тяжелее, и при этом не добавил ему ни капли прочности?

SashaMaks> Избыточная масса будет у анизотропного композита, по сравнению с изотропным материалом.
SashaMaks> Для реализации анизотпропии в композите 2:1 нужно два слоя по кольцу и 1 слой вдоль. При этом всего слоёв будет 3, но из них по кольцу работает только 2 и 3 или 1 слой из 3 не работает - 33% паразитной массы по кольцу;
SashaMaks> Аналогичо вдоль оси работает только 1 слой из 3, а 2 слоя из 3 не работают и они дают 67% паразитной массы.
SashaMaks> Изотропному материалу достаточно 2 слоёв вместо 3, так как эти два слоя обеспечат одновременно кольцевую прочность, как два кольцевых слоя у композита, так и осевую прочность, которая окажется избыточной до двух раз, так как достаточно 1 слоя вдоль из 2 - это будут 50% паразитной массы.

Опять мимо!
При правильном выборе угла намотки можно свести количество слоев к минимуму, т.е. в конкретном примере будет всего 2 слоя, и при этом ни какое направление не будет иметь избыточности ни в массе ни в прочности.

SashaMaks> ....(примеров полно в каталоге ATK!)

Кстати!
Сейчас я хочу тебя действительно попросить, и вот о чем -
Поделись пожалуйста со мной файлом АТК, надеюсь что это не нанесет никакого ущерба твоей работе.
Свой файл я к сожалению утратил вместе с ПК в связи со сменой работы.

SashaMaks> Я в своём расчёте, специально наоборот увеличил толщину сферических переходов так, как она увеличивается у композитов....

И правильно сделал.

Mihail66> Лучше поизучай сначала матчасть, чем на понтах писать всякую хирню.
Я уже привёл ссылки! В отличии от Вас.

Mihail66> Ты вот сейчас хоть понял, что ты только что сделал свой изотропный композит на 33% тяжелее, и при этом не добавил ему ни капли прочности?
Прочность добавилась в продольном направлении, Вы недочитали.

Mihail66> При правильном выборе угла намотки можно свести количество слоев к минимуму, т.е. в конкретном примере будет всего 2 слоя, и при этом ни какое направление не будет иметь избыточности ни в массе ни в прочности.

Те же 2 слоя из изотропного материала такой же толщины и массы будут:
прочнее по кольцу в 1/cos(90-a) раз;
прочнее по оси в 1/cos(a) раз.
Так как у ровигна наибольшая прочность реализуется только в одном направлении, а у изотропного материала сразу в двух направлениях.

У того же изотропного титана композиты могут выиграть в прочности только за счёт многократного превосходства его по разрывным напряжениям и минимальной плотности (только арамид), так как для сфероподобных оболочек изотропы становятся тоньше, а композиты толще для обеспечения одинаковой прочности по всем направлениям.

Mihail66> Поделись пожалуйста со мной файлом АТК
Тут не пролезет.
Запрос для гугла: atk space propulsion products catalog
(https://www.northropgrumman.com/.../NG-Propulsion-Products-Catalog.pdf)
(Propulsion Products Catalog October 2016 - Orbital ATK)
(https://core.ac.uk/download/pdf/11151168.pdf)
А ещё некоторые ссылки на небезызвестную контрору Northrop Grumman у нас заблокированы...