РДТТ конструкции технологии материалы 2020

timochka> Я ругаться не буду.

А зачем ругаться?

SashaMaks>> 8. В больших промышленных РДТТ цилиндрическая часть корпуса короткая = оболочка сфера и им плевать на оптимизацию цилиндра! поэтому у них ±45/90.
timochka> Как не удивительно, но по расчету вышло, что ±45/90 тоже оптимальное армирование эквивалентное 90/0/90 по прочности. Можешь проверить, конечно, т.к. ошибки возможны.

Но проверить и сравнить с твоим расчётом не могу, так как его просто нет:
timochka> Я проделал все вычисления и получил:

А так, я вижу, что "эквивалентная схема" не подходит совсем. Вопрос именно к ней, конкретно к шарнирам 1,2,3. Откуда там взялась жесткая заделка??? Где это такая часть на корпусе, которая никуда не движется, а только поворачивается? Оболочка никуда не закреплена, деформации свободные. Моменты от днищь не рассматривам - согласен: балка-цилиндр, находимся далеко от краёв.

Два одинаковых слоя под 45гр. дают относительные деформации 1,41 в обоих направлениях, но по кольцу ещё +1 итого вдоль: 1,41 по кольцу 2,41. 2,41/1,41=1,71? Совсем не равно 2, т.е. тут даже доматывать по кольцу надо для одинакового деформирования. А вот с прочностью это совсем не связано такой простой зависимостью, там всё наоборо получается, но так как теоретических данных нет, я считал из своих практических. Т.е. схема ±45 рвётся раньше, чем волокно под 0гр. Нужна схема с меньшими углами, например ±40/90.

timochka> Не знаю! Я боюсь так сразу утверждать, что для всех симметричных раскладок все так совпадет.

Я про симметричные, и в то же время равнонагруженные. Понятно, что если напряжения на главных осях будут различаться, то тогда начнутся косые деформации и приплыли.

SashaMaks> Два одинаковых слоя под 45гр. дают относительные деформации 1,41 в обоих направлениях, но по кольцу ещё +1 итого вдоль: 1,41 по кольцу 2,41. 2,41/1,41=1,71? Совсем не равно 2.

Извини, что вклинился, но два одинаковых слоя под 45* НЕ дают относительные деформации 1,41. В них ниток в 1,41 раза меньше, чем в 0* и 90*. Таким образом 2 слоя под 45 дают 1.

timochka>> Ну смотри, у обоих схем матрица жесткости, или модуль упругости для сплошной среды одинаковая! Сложный случай я разобрал, а 90/0/90 ты и сам легко разберешь (или верь на слово).
timochka>> Т.е. деформироваться они будут одинаково.
Mihail66> Так в том то и дело, что все это я вижу, и именно поэтому прихожу в "неистовство" когда вдруг в авторитетных источниках вижу заявления о том, что (например) диагональная намотка будет иметь прочность на уровне 0,85-0,9 в сравнении с продольно поперечной.

Ты пойми, они же практический результат обсуждают. А там масса нюансов.
Во-первых, днища мы не разбирали.
Во-вторых, будет ли одинаковая толщина при намотке трех слоев 90/0/90 и 90/-45/45 - не известно. Вроде волокон одинаково, а как оно ляжет - вопрос.
В-третьих, мы делали только "макро" расчет. "Микро" не пытались. Какие там локальные напряжения на границе связки и волокна не считали. А там и раскалывание волокна, и отслоение связки возможны.

Поэтому нужно верить книгам, там опыт сын ошибок трудных.

timochka> Во-вторых, будет ли одинаковая толщина при намотке трех слоев 90/0/90 и 90/-45/45 - не известно. Вроде волокон одинаково, а как оно ляжет - вопрос.

Это конечно понятно, и схема 90/-45/45 обязательно получится толще из-за того, что волокна в процессе намотки переплетаются, в отличие от схемы 90/0/90. И поэтому я вполне допускаю потери прочности на уровне 10-15%, но ни как не 40-50%.
Собственно именно в этом и состоит предмет спора в этом топике.

SashaMaks>> Два одинаковых слоя под 45гр. дают относительные деформации 1,41 в обоих направлениях, но по кольцу ещё +1 итого вдоль: 1,41 по кольцу 2,41. 2,41/1,41=1,71? Совсем не равно 2.
Mihail66> Извини, что вклинился, но два одинаковых слоя под 45* НЕ дают относительные деформации 1,41. В них ниток в 1,41 раза меньше, чем в 0* и 90*. Таким образом 2 слоя под 45 дают 1.

А слоя 2!
С одного слоя: 1/1,41=0,707;
С двух слоёв: 0,707*2=1,41.

SashaMaks> А так, я вижу, что "эквивалентная схема" не подходит совсем. Вопрос именно к ней, конкретно к шарнирам 1,2,3. Откуда там взялась жесткая заделка??? Где это такая часть на корпусе, которая никуда не движется, а только поворачивается? Оболочка никуда не закреплена, деформации свободные.

Это просто. В рассматриваеваемом элементе S силы с обоих сторон одинаковые, и задача симметричная. А значит можем закрепить в центре безмоментно, и задача не поменяется.
То же и с волокном. На элемент волокна одинаковые силы действуют с обоих сторон, имеем полное право ввести закрепление в середине.

SashaMaks>Но проверить и сравнить с твоим расчётом не могу, так как его просто нет:
Смотри на фото под постом. Там все уравнения выписаны. Ну я подставить одно в другое и получить матрицу C - это уже сам.

SashaMaks> Два одинаковых слоя под 45гр. дают относительные деформации 1,41 в обоих направлениях ...
Увы, получилось что деформации элемента по оси X и Y совпадают. Т.к. жесткость по Y ровно в 2 раза выше. А раз так, то относительные деформации во всех волокнах одинаковые.
Абсолютные деформации в диагональных волокна в 1.41 раза больше. Но и длина этого волокна в 1.41 больше. Т.е. относительные деформации такие-же.

SashaMaks> А слоя 2!
SashaMaks> С одного слоя: 1/1,41=0,707;
SashaMaks> С двух слоёв: 0,707*2=1,41.

Там получается, что под углом 45* прочность каждой нитки будет 0,707, а количество ниток в этих двух слоях будет 1,41. И таким образом 1,41*0,707=1

Mihail66> Там получается, что под углом 45* прочность каждой нитки будет 0,707,

Как векторная проекция - да, хоть это бред.

Mihail66> а количество ниток в этих двух слоях будет 1,41. И таким образом 1,41*0,707=1

А количество ниток в двух слоях 2, а не 1,41, у нас же ПЛОТНОСТЬ и ТОЛЩИНА СЛОЁВ ОДИНАКОВАЯ!

timochka> Это просто. В рассматриваеваемом элементе S силы с обоих сторон одинаковые, и задача симметричная.

Но у тебя там пунктирые деформации совсем не симметричные.

SashaMaks> Как векторная проекция - да, хоть это бред.

Да, как векторная проекция.

SashaMaks> А количество ниток в двух слоях 2, а не 1,41, у нас же ПЛОТНОСТЬ и ТОЛЩИНА СЛОЁВ ОДИНАКОВАЯ!

Количество ниток в двух слоях будет как раз 1,41. А плотность и толщина останутся неизменными потому что длина ниток под углом 45* будет в 1,41 раза больше, чем при угле 0*.

timochka>> Это просто. В рассматриваеваемом элементе S силы с обоих сторон одинаковые, и задача симметричная.
SashaMaks> Но у тебя там пунктирые деформации совсем не симметричные.

Пока мы совсем не запутались, давай ссылаться на рисунки по их именам.
Если я тебя правильно понял, ты про tank_pressure6.jpg ака эквивалентная схема.
Там деформация произвольная. И для этой некоторой произвольной деформации мы вычисляем силу которая должна ее вызывать через вычисления сил реакции каждого волокна.
И о чудо, направление этой силы совпало с направлением деформации. Заодно получили матрицу жесткости.

Т.е. эту задачу мы решаем не для баллона, а для произвольного элемента S нагруженного на растяжение по двум осям.

Xan> И получается, что надо мотать пару наклонных слоёв под таким углом, чтоб днища хорошо закрепились.
Xan> И с плотностью соответствующей осевой силе.
Xan> А потом доматывать по кругу, чтоб и поперечной силе соответствовать.

Вот, и у меня сейчас получается (по прикидке), что самым выгодным в плане равнонагруженности и "малослойности" будет двухслойный кокон намотанный по схеме +54,7/-54,7. Там как раз получается равномерное нагружение в зоне перехода с цилиндра на сферическое донце, и по кругу ничего доматывать не нужно. И такой угол намотки обеспечивает полюсное отверстие для сопла в пропорции D/d=1,225, или в абсолютных цифрах для калибра 57мм можно сделать сопло с внешним диаметром раструба 45мм, а для моего калибра 43мм полюсное отверстие получается 35мм.

timochka> И о чудо, направление этой силы совпало с направлением деформации.

Вот потому и "о чудо", что расчёта нет, а деформации нессимметричны.
Ты не стесняся, выкладывай, я прекрасно понимаю, что ты пишешь.

timochka> Т.е. эту задачу мы решаем не для баллона, а для произвольного элемента S нагруженного на растяжение по двум осям.

В теории оболочек моментной и безмоментной я такого не видел.

Mihail66> Количество ниток в двух слоях будет как раз 1,41. А плотность и толщина останутся неизменными потому что длина ниток под углом 45* будет в 1,41 раза больше, чем при угле 0*.

Ну вот по горизонту 10 волокон + 10 по вертикали, потом мы их ПРОСТО повернули на 45°. Что изменилось? Они длиннее стали? Уменьшилось их число? А чем тогда пустоты между ними заполнились?

Просто бредогенератор какой-то! Ты вообще пробовал хотя бы прорисовывать то, что мыслишь/фантазируешь?

SashaMaks> Ну вот по горизонту 10 волокон + 10 по вертикали, потом мы их ПРОСТО повернули на 45°. Что изменилось? Они длиннее стали? Уменьшилось их число? А чем тогда пустоты между ними заполнились?
SashaMaks> Просто бредогенератор какой-то! Ты вообще пробовал хотя бы прорисовывать то, что мыслишь/фантазируешь?

Ну а что ж ты сам то не прорисуешь? Ведь тогда сразу станет понятно, что при повороте на 45* площадь сечения каждой нитки увеличивается в 1,41 раза. И если над этим помыслить/пофантазировать, то становится очевидно, что на той же стороне условного куска композита 10 ниток уже не помещаются. Но чтобы так получилось нужно не ПРОСТО весь кусок композита поворачивать в пространстве на 45*, а поворачивать ТОЛЬКО нитки в этом куске. Так что этот бредогенератор о-го-го какой!

Mihail66> Ну а что ж ты сам то не прорисуешь?

Я уже рисовал:


(РДТТ конструкции технологии материалы - XVIII [SashaMaks#15.11.19 16:36])
, ты всё запорол, тебе сопроматная схема не понравилась, ты в шарнирную механику ушёл, у тут она ещё у кого-то волшебно-симмметричная...

В этом случае, если всё же общая схема нагружения, как в сопромате, будет ещё хуже, будет (cos(45)°)³ = 0,354.

Загибай пальцы:
1. Отклоненнный вектор силы;
2. Уменьшение числа рабочих волокон в сечении;
3. Увеличение площади сечения для отдельного волокна.
И сюда же:
4. В работу на разрыв включается эпоксидная матрица, что совсем плохо становится.

А теперь глянем вот сюда: (Высотные ракеты SashaMaks [SashaMaks#23.12.20 20:16])
И там разница даже не -(10...15)% в худшую сторону твоей любимой схемы 45°/45°/90°, а все -(60...70)%.
Так что -(10...15)% из книжки могут быть ещё занижены! Например тем, что просто банальна недожата технологически была ортогональная схема намотки, из-за её неактуальности в сферических корпусах РДТТ или близких к ним по форме с короткой цилиндрической частью.

Такой поврот событий ты даже не рассматриваешь!
А ведь так ЗАПРОСТО может быть!

SashaMaks> Я уже рисовал:

Ну тогда ты должен был видеть как будут располагаться волокна, и что станет с их количество на том же участке композита при повороте на 45*.

SashaMaks> , ты всё запорол, тебе сопроматная схема не понравилась, ты в шарнирную механику ушёл, у тут она ещё у кого-то волшебно-симмметричная...

Да, твоя сопроматная схема мне не понравилась, поскольку она не отражает всю картину нагружения. Ты в ней используешь нагружение только в одном направлении, а это не правильно.
А что до шарнирной механики, то ее там тоже нет, т.к. в равнонагруженных композитах шарниров просто нет.

SashaMaks> В этом случае, если всё же общая схема нагружения, как в сопромате, будет ещё хуже, будет (cos(45)°)³ = 0,354.

А это откуда?

SashaMaks> Загибай пальцы:
SashaMaks> 1. Отклоненнный вектор силы;

Этот вектор компенсируется перпендикулярным вектором, который ты не учитываешь.

SashaMaks> 2. Уменьшение числа рабочих волокон в сечении;

Количество рабочих волокон наоборот увеличивается, потому что слоев получается два.

SashaMaks> 3. Увеличение площади сечения для отдельного волокна.

На общую картину это никак не влияет.

SashaMaks> И сюда же:
SashaMaks> 4. В работу на разрыв включается эпоксидная матрица, что совсем плохо становится.

А в ортогональной эпоксидная матрица отсутствует?
Фактически для схем 90/0/90 и +45/90/-45 деформации в матрице будут совершенно одинаковые.

Mihail66> Ну тогда ты должен был видеть как будут располагаться волокна, и что станет с их количество на том же участке композита при повороте на 45*.

Ты меня достал уже, я порой вообще не понимаю, что там воображаешь.

Mihail66> Да, твоя сопроматная схема мне не понравилась, поскольку она не отражает всю картину нагружения.

Это твоя метаморфизирующая схема не отображает всю картину, а вот эта как раз отображает всю картину.

Mihail66> Ты в ней используешь нагружение только в одном направлении, а это не правильно.

Я рассматриваю одно направление, а отображает она оба направления и там всё одинаково при угле 45°.

Mihail66> А что до шарнирной механики, то ее там тоже нет, т.к. в равнонагруженных композитах шарниров просто нет.

Зато они есть в твоём вообжарении далее по тексту уже здесь:

SashaMaks>> В этом случае, если всё же общая схема нагружения, как в сопромате, будет ещё хуже, будет (cos(45)°)³ = 0,354.
Mihail66> А это откуда?
SashaMaks>> Загибай пальцы:
SashaMaks>> 1. Отклоненнный вектор силы;
Mihail66> Этот вектор компенсируется перпендикулярным вектором, который ты не учитываешь.

Для него своё направление и своё сечение под углом 90° там тоже самое (cos(45)°)³ = 0,354.
Вот и учёл.

SashaMaks>> 2. Уменьшение числа рабочих волокон в сечении;
Mihail66> Количество рабочих волокон наоборот увеличивается, потому что слоев получается два.

Для двух слоёв в обоих направлениях будет 0,354*2=0,707.

SashaMaks>> 3. Увеличение площади сечения для отдельного волокна.
Mihail66> На общую картину это никак не влияет.

Это влияет на напряжения.

SashaMaks>> И сюда же:
SashaMaks>> 4. В работу на разрыв включается эпоксидная матрица, что совсем плохо становится.
Mihail66> А в ортогональной эпоксидная матрица отсутствует?

Она не работает на разрыв.

Mihail66> Фактически для схем 90/0/90 и +45/90/-45 деформации в матрице будут совершенно одинаковые.

Аминь.

Посмотрел баллоны самые самые из кевлаза на шаттлах для гелия, тонкий штуцер, углы намотки (±5°...10°)/90° - там ортогональная намотка.
Даже мне до их удельной прочности ещё в 2 раза повышать свои характеристики.
Вопрос закрыт.

SashaMaks> Ты меня достал уже, я порой вообще не понимаю, что там воображаешь.

Для этого нужно обладать пространственным воображением.

Mihail66>> Ты в ней используешь нагружение только в одном направлении, а это не правильно.
SashaMaks> Я рассматриваю одно направление, а отображает она оба направления и там всё одинаково при угле 45°.

А вот не надо рассматривать только одно направление.
Если смотреть только на одно направление нагружения, то матрица будет растягиваться. А если учесть, что присутствует еще и перпендикулярная сила, то эта сила будет действовать на матрицу в противоположном направлении. Вот так разрушающие деформации в матрице уменьшаются и приходят к значениям как для ортогональной схеме.


Mihail66>> А что до шарнирной механики, то ее там тоже нет, т.к. в равнонагруженных композитах шарниров просто нет.
SashaMaks> Зато они есть в твоём вообжарении далее по тексту уже здесь:

В моем воображении никогда не было шарниров.

Mihail66>> Этот вектор компенсируется перпендикулярным вектором, который ты не учитываешь.
SashaMaks> Для него своё направление и своё сечение под углом 90° там тоже самое (cos(45)°)³ = 0,354.
SashaMaks> Вот и учёл.

Да откуда ты раскопал этот 0,354?

SashaMaks> Для двух слоёв в обоих направлениях будет 0,354*2=0,707.

Выкинь эту дурь про 0,354, и все вернется к нормальной единице (1). Я ведь тебе уже все показал и посчитал как эта единица получается. Ну неужели что-то не понятно, и обязательно нужно как-то по своему эту единицу извратить?

Mihail66>> На общую картину это никак не влияет.
SashaMaks> Это влияет на напряжения.

Это не повлияет на напряжения (вверху написал почему).

Mihail66>> А в ортогональной эпоксидная матрица отсутствует?
SashaMaks> Она не работает на разрыв.

Работает, работает! Ровно так же как и для косой намотки.

SashaMaks> Посмотрел баллоны самые самые из кевлаза на шаттлах для гелия, тонкий штуцер, углы намотки (±5°...10°)/90° - там ортогональная намотка.

И что с этого? Баллон можно как угодно намотать.

SashaMaks> Вопрос закрыт.

Печально, значит ты никогда не узнаешь правды про косую намотку. Я бы не сумел, вот так все бросить и остаться при своем ошибочном мнении.

Mihail66> А вот не надо рассматривать только одно направление.

Я тебе уже и оба направения рассмотрел и в двух слоях.

Mihail66> Вот так разрушающие деформации в матрице уменьшаются и приходят к значениям как для ортогональной схеме.

Там будут только растягивающие деформации в обоих направлениях не зависимо друг от друга. См.3 теория прочности. Ниченго не кмпенсруется, я тебе это легко покажу на живом примере корпуса двигателя.

Mihail66> Работает, работает! Ровно так же как и для косой намотки.

На смолу приходится <1% разрывной нагрузки, при косой намотке под углом 45° уже 70%!

Mihail66> И что с этого? Баллон можно как угодно намотать.

Там за массу боролись, чтобы сделать их легче и прочнее титановых. Как угодно не получилось, получилось именно так.

SashaMaks>> Вопрос закрыт.
Mihail66> Печально, значит ты никогда не узнаешь правды про косую намотку. Я бы не сумел, вот так все бросить и остаться при своем ошибочном мнении.

Твоя "истина" нигде не подтверждается.

Mihail66> Да откуда ты раскопал этот 0,354?

СигмаХ = [проекция силы] * число волокон в сечении / площадь сопротивления.

0,354 = [cos(45)*1]*(1*cos(45))/(1/cos(45)).

Это только для волокна.

Mihail66>> А вот не надо рассматривать только одно направление.
SashaMaks> Я тебе уже и оба направения рассмотрел и в двух слоях.

Рассмотреть то рассмотрел, но со своей колокольни.

SashaMaks> Там будут только растягивающие деформации в обоих направлениях не зависимо друг от друга. См.3 теория прочности. Ниченго не кмпенсруется, я тебе это легко покажу на живом примере корпуса двигателя.

Они будут растягиваться именно ЗАВИСИМО друг от друга. А вот третья теория прочности как раз и покажет, что в этой растягивающей деформации отсутствуют касательные напряжения.

SashaMaks> На смолу приходится <1% разрывной нагрузки, при косой намотке под углом 45° уже 70%!

А ты учти что в этой косой намотке два перпендикулярных слоя, и на смолу опять будет приходиться 1%.

SashaMaks> Там за массу боролись, чтобы сделать их легче и прочнее титановых. Как угодно не получилось, получилось именно так.

Ну, правильно. А получилось именно так потому, что там очень тонкий штуцер. И поэтому была выбрана такая схема намотки. А баллон можно по всякому намотать.

SashaMaks> Твоя "истина" нигде не подтверждается.

А я лишь только ищу ее подтверждение.
А ты для себя уже сделал неправильный вывод. Да будет так.

Mihail66>> Да откуда ты раскопал этот 0,354?
SashaMaks> СигмаХ = [проекция силы] * число волокон в сечении / площадь сопротивления.

А каким краем она применима к данному композиту?
Нарисовать сумеешь?

Mihail66> Они будут растягиваться именно ЗАВИСИМО друг от друга. А вот третья теория прочности как раз и покажет, что в этой растягивающей деформации отсутствуют касательные напряжения.

Третья теория прочности говорит о независимых деформациях и силах в двух взаимоперпендикулярных направлениях!

Mihail66> А ты учти что в этой косой намотке два перпендикулярных слоя, и на смолу опять будет приходиться 1%.

Да ты чо?
У тебя слои через смолу связаны, а не через стекло или уголь!
Смола на разрыв, как волокно???
Бредогенератор выключи!

Mihail66> Ну, правильно. А получилось именно так потому, что там очень тонкий штуцер. И поэтому была выбрана такая схема намотки. А баллон можно по всякому намотать.

ТАК ПОЧЕМУ ЖЕ ОНИ ЕГО НЕ СТАЛИ МОТАТЬ ПО ТВОЕЙ ОПТИМАЛЬНОЙ СХЕМЕ 45/45/90?????