Комплексная методика прочностной валидации разъемных узлов ракетного двигателя на базе метода фотоупругости

Краткая аннотация:

Проект направлен на создание комплексного оптически-численного инструмента для уточняющей валидации прочностных расчетов сложных геометрий, например, разъемных соединений корпуса ракетного двигателя. В современном машиностроении расчеты напряженно-деформированного состояния узлов конструкции в CAE-системах необходимо валидировать на экспериментах. В настоящее время наиболее распространенным методом оценки напряженно-деформированного состояния конструкций является тензометрия. Однако данный метод позволяет получать лишь дискретные данные только на поверхности объекта и физически измеряет не сами напряжения, а деформации, косвенный пересчет увеличивает погрешность результата. Разработанная методика, основанная на фотооптическом эффекте, может быть применима на ранних этапах проектирования, еще до перехода к изготовлению металлических прототипов. Главное преимущество проекта — объединение физического эксперимента и численного расчета. С помощью 3D-печати и литья из прозрачных смол создается модель узла, а алгоритм «виртуальной фотоупругости» позволяет прямое сравнение получаемых картин. В отличие от тех же тензодатчиков, этот метод фотоупругости показывает картину напряжений целиком внутри прозрачной детали. На практике перед финальными испытаниями позволяет определить ошибки конструкции, наиболее-напряженные места на дешевых пластиковых моделях. Это экономит время и средства до начала производства реального изделия из металла. Методика реализована опытным путем, на примере сравнения расчетных и экспериментальных картин разъемных соединений. Погрешность составила 0,57% для резьбовых, 3,4% для шпоночных и 4,9% для болтового соединений.