Strength analysis of ship shafts made of polymer composite materials

В работе отмечена актуальность применения ПКМ для перспективных проектов судов при отсутствии инженерных методов расчета параметров НДС таких изделий. Сделана попытка исследования возможностей аналитического и численного подходов для анализа прочностных и жесткостных характеристик судовых валов из ПКМ. Разработана расчетная модель вала в виде цилиндрической оболочки, составленной из пакета нескольких монослоев, каждый из которых сформирован из армирующего волокна и связующей матрицы. Представлены аналитические зависимости для вычисления обобщенных характеристик жесткости оболочки вала и параметров НДС как оболочки в целом, так и ее монослоев. Эти зависимости использованы для расчетного исследования параметров прочности промежуточного вала из ПКМ для танкера химовоза. В процессе исследования варьировалась ориентация и количество монослоев в пакете. Верификация полученных результатов выполнена с помощью расчетных моделей МКЭ. В результате установлено, что аналитические зависимости позволяют получить достоверные результаты параметров НДС композитного тела вала, которые можно уверенно использовать в расчетном проектировании конструкций из ПКМ для анализа плоского напряженно-деформированного состояния оболочки вала. he relevance of the use of PCM for the first projects of ships in the absence of engineering methods for calculating the parameters of the strength of such products is noted. In structural mechanics, there are methods for calculating the strength of multicomponent anisotropic materials, but they are difficult to adapt to engineering methods of verification calculation and design. The article attempts to study the possibilities of analytical and FEM approaches for analyzing the strength and stiffness of ship shafts made of PCM. A model of the shaft consisting of a package of several monolayers. Analytical dependences are presented for calculating the characteristics of the stiffness of the shaft shell. These dependences are used for the computational study of the strength parameters of the intermediate shaft made of PCM for tanker. Verification of the obtained results was carried out using of the FEM. As a result, it is established that the analytical dependences allow us to obtain reliable results of the stress-strain parameters of the composite shaft housing, which can be used in the computational design of PCM structures to analyze the flat stress-strain state of the shaft shell.