Динамика, прочность приборов и аппаратуры
О статье: поступила: 08.11.2019; финансирование: бюджет – Институт вычислительных технологий СО РАН, Красноярский филиал.
DOI: http://www.dx.doi.org/10.24866/2227-6858/2019-4-4
УДК 62-19:621.45.017
С.В. Доронин, Ю.Ф. Филиппова
ДОРОНИН СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ – к.т.н., ведущий научный сотрудник,
AuthorID: 116272, SPIN: 9816-9080, ORCID: 0000-0002-5256-3871,
ResearcherID: V-5470-2017, ScopusID: 57193348323, e-mail: sdoronin@ict.nsc.ru
ФИЛИППОВА ЮЛИЯ ФЕДОРОВНА – младший научный сотрудник, AuthorID: 636598,
SPIN: 7778-5327, ORCID: 0000-0001-7452-2096, ResearcherID: A-9919-2014,
ScopusID: 57193351701, e-mail: filippovajf@ict.nsc.ru
Лаборатория вычислительной механики и риск-анализа
Институт вычислительных технологий СО РАН, Красноярский филиал
Мира пр. 53, Красноярск, Россия, 660049
Оценка живучести структурно-сложных силовых конструкций
на основе сценариев накопления повреждений
Аннотация: Классические расчеты на прочность, жесткость и устойчивость выполняются для неповрежденных конструкций. Изучение влияния повреждений и локальных разрушений на свойства и поведение технических объектов осуществляется с позиций конструкционной живучести. Для структурно-сложных силовых конструкций авторами предложена методика оценки живучести, включающая изучение конструкции и взаимодействий входящих в нее элементов, анализ возможных предельных состояний и условий нарушения работоспособности, определение множества сценариев накопления повреждений, разработку и исследование логико-вычислительной модели поведения повреждаемой конструкции. Получение предложенных ранговых оценок осуществляется на множестве всех потенциально возможных сценариев накопления повреждений конструкции и включает определение как индивидуальных рангов для каждого из возможных сценариев, так и потенциального, системно обусловленного ранга живучести, учитывающего все возможные исходы сценариев накопления повреждений. Исследована живучесть типового узла сочленения стержневых элементов силового каркаса крупногабаритного рефлектора зеркальной антенны наземных систем спутниковой связи: значение потенциального ранга живучести составляет 0,66, тогда как ранги живучести на рассмотренном множестве сценариев накопления повреждения составили 0,5–1,0 в зависимости от величин и соотношения усилия преднатяжения болтов и растягивающей силы в силовом стержневом элементе. Применение результатов целесообразно при выполнении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ для повышения безотказности высокоответственных технических объектов.
Ключевые слова: структурно-сложные конструкции, живучесть, сценарий повреждения, вычислительная модель.
Dynamics, Durability of Instruments and Equipment
DOI: http://www.dx.doi.org/10.24866/2227-6858/2019-4-4
Doronin S., Filippova Yu.
SERGEY DORONIN, Candidate of Engineering Sciences, Leading Researcher,
AuthorID: 116272, SPIN: 9816-9080, ORCID: 0000-0002-5256-3871,
ResearcherID: V-5470-2017, ScopusID: 57193348323, e-mail: sdoronin@ict.nsc.ru
YULIYA FILIPPOVA, Junior Researcher, AuthorID: 636598, SPIN: 7778-5327,
ORCID: 0000-0001-7452-2096, ResearcherID: A-9919-2014, ScopusID: 57193351701, e-mail: filippovajf@ict.nsc.ru
Laboratory of Computational Mechanics and Risk Analysis
Institute of Computational Technologies SB RAS, Krasnoyarsk Branch Office
53 Mira Av., Krasnoyarsk, Russia, 660049
Survival assessment of structurally complex bearing structures
based on damage accumulation scenarios
Abstract: For structurally complex strength structures, a survivability assessment technique is proposed, which includes models of the structures and possible interactions of its constituent elements, analysis of possible limiting states and conditions of failures, identifying scenarios of damage accumulation, developing and studying a logical-computational model of damaged structure behavior. A ranked survivability score has been introduced, taking values of 1 (structural integrity is ensured in the presence of a sequence of damages), 0.5 (structural integrity is ensured with at least one damage), 0 (structural integrity is not ensured with a single damage). Obtaining rank estimates is carried out on the set of all potential scenarios of accumulation of structural damage and includes the determination of both individual ranks for each of the possible scenarios and the potential, systemically determined survivability rank, taking into account all possible outcomes of damage accumulation scenarios. We studied the survivability of a typical joint assembly of the rod elements of the bearing skeleton of a large-sized mirror antenna: the potential survivability rank is 0.66, while the survivability ranks in the considered set of damage accumulation scenarios were 0.5–1.0 depending on the values and the ratio of the pretension force of the bolts and the tensile force in the bearing rod element.
Keywords: structurally complex structures, survivability, damage scenario, computational model.