Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов - Афанасьев В.А.
ISBN 5-7035-0318-3
Скачать (прямая ссылка):
10. В практике проведения ударных испытаний широкое применение получило тормозное устройство в виде гидравлического амортизатора (см. рис. 2.54, а). При ударе испытуемого объекта об амортизатор его шток погружается в жидкость. Жидкость выталкивается через очко штока по закону, определяемому профилем регулирующей иглы. Изменяя профиль иглы, можно реализовать различный вид закона торможения. Профиль иглы можно получить расчетным путем, но при этом слишкоы трудно учесть, например, наличие воздуха в полости поршня, силы тре-
128
ния в уплотнительных устройствах и т.д. Поэтому расчетный профиль необходимо экспериментально корректировать. Таким образом, рас-четно-экспериментальным методом можно получить профиль, необходимый для реализации любого закона торможения.
Проведение ударных испытаний в лабораторных условиях выдвигает и ряд специальных требований к монтажу объекта. Так. например, максимально допустимое перемещение в поперечном направлении не должно превышать 30% номинальной величины; как при испытаниях на ударную устойчивость, так и при испытаниях на ударную прочность изделие должно иметь возможность устанавливаться в трех взаимно перпендикулярных положениях с воспроизведением необходимого количества ударных импульсов. Разовые характеристики измерительного и регистрирующего оборудования должны быть идентичными в широком диапазоне частот, что гарантирует правильную регистрацию соотношений различных частотных составляющих измеряемого импульса.
Вследствие разнообразия передаточных функций различных механических систем один и тот же ударный спектр может быть вызван ударным импульсом различной формы. Это означает, что не существует однозначного соответствия некоторой временной функции ускорения и ударного спектра. Поэтому с технической точки зрения более правильно задавать технические условия на ударные испытания, содержащие требования к ударному спектру, а не к временной характеристике ускорения. В первую очередь это относится к механизму усталостного разрушения материалов вследствие накопления циклов нагружений, которые могут быть различными от испытаний к испытанию, хотя пиковые значения ускорения и напряжения будут оставаться постоянными.
При моделировании ударных процессов системы определяющих параметров целесообразно составлять по выявленным факторам, необходимых для достаточно полного определения искомой величины, которую иногда можно найти только экспериментальным путем.
Рассматривая удар массивного, свободно движущегося жесткого тела по деформируемому элементу относительно малого размера (например, по тормозному устройству стенда), закрепленному на жестком основании, требуется определить параметры ударного процесса и установить условия, при которых такие процессы будут подобными друг другу. В общем случае пространственного движения тела можно составить шесть уравнений, три из которых дает закон сохранения количества движения, два — законы сохранения массы и энергии, шестым является уравнение состояния. В указанные уравнения входят следующие величины: три компоненты скорости Ух ; Уу \ У г * плотность р, Давление р и энтропия. Пренебрегая диссипативными силами и считая состояние деформируемого объема изоэнтропическим, можно исключить из числа определяющих параметров энтропию. Так как рассматривается только движение центра масс тела, то можно не включать в число
129
определяющих параметров компоненты скоростей Vx ; Уу ; Vz и к°ор* динаты точек X, Yt Z внутри деформируемого объекта. Состояние дефор* мируемого объема будет характеризоваться следующими определяющие ми параметрами:
— плотностью материала р;
— давлением р, которое целесообразней учитывать через величину максимальной местной деформации и о^^, рассматривая ее как обоб» щенный параметр силовой характеристики в зоне контакта;
— начальной скоростью удара v0 , которая направлена по нормалщ к поверхности, на которой установлен деформируемый элемент;
— текущим временем t;
— массой тела т\
— ускорением свободного падения g\
— модулем упругости материалов Е, так как напряженное состояние тела при ударе (за исключением зоны контакта) считается упругим;
— характерным геометрическим параметром тела (или деформируемого элемента) D.
В соответствии с я-теоремой, из восьми параметров, среди которых три имеют независимые размерности, можно составить пять независимых безразмерных комплексов:
V т Vq D рИ)
Я, = -5-; Я2 = —; Я3= i 0 ; Я4 = -^-; Я5-^г. (2.64)
"max ростах Ъ "max "max *
Безразмерные комплексы, составленные из определяемых параметров ударного процесса, будут некоторыми функциями независимых безразмерных комплексов П\ — Я5.
К числу определяемых параметров относятся:
— текущая местная деформация ос;
— скорость тела К;
— контактная сила Р;
— напряжение внутри тела а.
Следовательно, можно записать функциональные соотношения:
— = /,(я, ,...,я5);
iax
-? = /2(Л, ,...,я5);
(2.65)
"; = /4(Я,,...,/75).
130
Вид функций /1, /2, /3» /4 может быть установлен экспериментально, с учетом большого количества определяющих параметров.
