Ученые из Сибирского государственного университета науки и технологий имени академика Решетнева решили сложную задачу, стоявшую перед создателями космической техники. Их работа посвящена расчетам прочности полых балок коробчатого сечения из композитных материалов, которые используются для развертывания антенн космических аппаратов. Эти конструкции должны сохранять надежность при минимальном весе, что особенно важно для космических миссий.
Особенность исследования заключается в том, что ученые учли реальные условия работы таких балок: точка приложения силы не совпадает с центром тяжести сечения, а материалы демонстрируют сложное поведение — упругое в одних зонах и пластическое в других. Добавляет сложности и наличие упругих армирующих волокон, которые по-разному взаимодействуют с основной матрицей материала.
Для точного описания напряжений в каждой точке конструкции исследователи применили математический аппарат законов сохранения. Это позволило создать аналитическую модель, которая рассчитывает распределение напряжений по всему объему материала, включая зоны вокруг волокон и внешние контуры балки. Полученные формулы дают инженерам инструмент для прогнозирования поведения конструкции без трудоемких физических экспериментов.
Разработанная методика уже показала свою эффективность для задач, где традиционные подходы требуют упрощений. Она открывает возможности для создания более надежных и оптимизированных по весу конструкций не только в космической отрасли, но и в авиации, строительстве и других областях, где требуются точные прочностные расчеты сложных композитных систем.
Исследование опубликовано в журнале «Вестник томского государственного университета. Математика и механика»
