Формоустойчивость решетчатой цилиндрической проволочной сеточной конструкции с учетом ее самооблученности при высоких температурах

Кузнецов В.Г.

Институт проблем машиноведения Российской академии наук, Санкт-Петербург

Ключевые слова: цилиндр, сетка, решетка, проволока, температура, напряжения, деформации, самооблученность, тонкие оболочки.

Аннотация. Исследовано напряженно-деформированное состояние цилиндрической сетчатой проволочной конструкции с жестко закрепленными торцами сетки при высоких температурах на уровне 2000°С. Предложенная методика расчета напряжений и деформаций основана на теории тонких оболочек с заменой элементарной ячейки сетки на тонкую пластину с эквивалентными жескостными свойствами. Выявлены закономерности повышения рабочей температуры цилиндрической сетки за счёт эффекта самооблучённости – многократного отражения лучистого потока с сетки, который в результате многократных отражений поглощается ею обратно. Определяющим геометрическим фактором минимизации напряжений, возникающих в цилиндрической сеточной конструкции, является угол наклона навивки нитей, который должен выбираться в диапазоне 20-40° в зависимости от макрогеометрии сетки, при этом уменьшение угла наклона сопровождается уменьшением величины деформации. Анализ напряженно-деформированного состояния позволил найти оптимальные соотношения между геометрическими параметрами решетки сетки, минимизирующие напряжения и деформации и повышающие формоустойчивость сеточной конструкции.

The shape stability of a lattice cylindrical wire mesh structure, taking into account its self-learning at high temperatures

Kuznetsov V.G.

Institute for Problems in Mechanical Engineering of the Russian Academy of Sciences, Saint-Petersburg

Keywords: cylinder, mesh, grid, wire, temperature, stresses, deformations, self-learning, thin shells.

Abstract. The stress-strain state of a cylindrical mesh wire structure with rigidly fixed mesh ends at high temperatures at level of 20000C is investigated. The proposed method for calculating stresses and deformation is based on the theory of thin shells with the replacement of an elementary grid cell on a thin plate with equivalent surface properties of rigidity. The regularities of increasing the operating temperature of a cylindrical grid due to the effect of self-learning - multiple reflection of a radiant flux from the grid, which is absorbed back by it as a result of multiple reflections. The determining geometric factor in minimizing stresses arising in a cylindrical grid structure is the angle of inclination of the winding of the threads, which should be selected in the range of 20-40 degrees depending on the macro geometry of the grid, while a decrease in the angle of inclination is accompanied by a decrease in the amount of deformation. The analysis of the stress-strain state allowed us to find optimal ratios between the geometric parameters of the grid unit cell, minimizing stresses and deformations and increasing the shape stability of the grid structure.