close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

52.Строительная механика несущих конструкций и механизмов стартового оборудования

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана
СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА
НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ И МЕХАНИЗМОВ
СТАРТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Методические указания для выполнения курсовой работы
по курсу «Строительная механика установок»
Москва
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана
2007
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 624.04
ББК 38.5
С863
Рецензент Р.Н. Кузнецов
Строительная механика несущих конструкций и механизмов
С863 стартового оборудования: Методические указания к выполнению
курсовой работы по курсу «Строительная механика установок»
/ В.С. Абакумов, В.А. Зверев, В.В. Ломакин, Н.В. Люкевич,
А.В. Ульяненков. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. —
23 с.: ил.
Рассмотрены вопросы, связанные с математическим моделированием агрегатов и механизмов стартовых и ракетных комплексов на стадии
их разработки. Приведены методические указания к курсовой работе
«Строительная механика несущих конструкций и механизмов стартового оборудования».
Для студентов, обучающихся по специальности «Стартовые и ракетные комплексы ракет и космических аппаратов» и изучающих дисциплину «Строительная механика установок».
УДК 624.04
ББК 38.5
2
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВВЕДЕНИЕ
Условия функционирования агрегатов стартовых ракетных комплексов и их механизмов имеют ряд специфических особенностей.
• Ракеты имеют большую стоимость, большие габариты и массу, выполнены с минимальными запасами прочности, поэтому при
разработке агрегатов и их механизмов необходимо обеспечить минимальные статические и динамические воздействия на изделие.
• Из-за наличия большого числа взрывоопасных компонентов
ракетных топлив требуется выполнять основные операции в соответствии с циклограммами пусков за минимальное время, в автоматическом режиме или в режиме дистанционного управления.
• Следует учитывать, что для каждого стартового ракетного
комплекса агрегаты в основном уникальны и не имеют близких
прототипов, а их экспериментальная отработка очень дорога.
Специфические условия разработки и функционирования агрегатов стартового оборудования ракетных комплексов и их механизмов (уникальность, высокая стоимость, единичная реализация,
повышенная надежность, быстродействие) придают исключительную важность подробному математическому моделированию
агрегатов и механизмов стартового оборудования и пусковых установок на стадии их разработки.
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1. РАЗРАБОТКА РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ
Достоверность результатов математического моделирования
может быть достигнута только при применении адекватных расчетных схем агрегатов, правильно отражающих характерные особенности агрегатов и механизмов, происходящих в них процессов,
а также при использовании соответствующих методов анализа и
программных средств.
Для правильного отражения в модели характерных особенностей механизмов и процессов необходимо:
– проанализировать функции агрегата, его конструктивную
схему и принципы действия;
– выявить проблемы, подлежащие исследованию, конкретизировать цели исследования;
– выделить основные факторы, влияющие на протекание анализируемых процессов, особенности конструкции и воздействий,
определить расчетные случаи;
– проанализировать возможности, особенности и ограничения
применяемого аппарата моделирования, заложенных в нем методик и соотнести их с потребностями исследуемых задач.
– учесть дополнительные факторы (этап исследования, полнота
и достоверность исходной информации, форма представления отчетов и т. п.).
Рассмотрим процедуры расчетного анализа применительно к
транспортно-установочночному агрегату (ТУА), конструктивная
схема которого показана на рис. 1.
Описание процедур моделирования и расчетного анализа
ориентировано на применение для этих целей программного комплекса (ПК) SADAS. ПК SADAS создан на кафедре «Стартовые
ракетные комплексы» МГТУ им. Н.Э. Баумана и является универсальным средством статического и динамического расчетного ана4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лиза сложных пространственных моделей, созданных на основе
метода конечных элементов (МКЭ).
6
8
7
5
4
3
2
9
1
Рис. 1
1.1. Анализ функций агрегата и его конструктивной схемы
ТУА предназначен для транспортировки ракеты к стартовому
сооружению (СС), перевода ракеты в вертикальное положение,
совмещения осей ракеты и СС, передачи веса ракеты на опоры СС.
Возможно также выполнение некоторых операций по обслуживанию ракеты (подвод коммуникаций, заправка, термостатирование).
Основу силовой конструкции ТУА (см. рис. 1) составляют рама и стрела , шарнирно соединенная с рамой. Для подъема
стрелы используются гидродомкраты , шарнирно присоединенные к раме и стреле. В транспортном положении ТУА опирается
на транспортные тележки , при выполнении установочных операций ― на жесткие опоры . Ракета фиксируется на стреле нижней опорой и верхней опорой . Тарированная опора позволяет
уменьшить изгибающие моменты в корпусе ракеты. Для снижения
нагрузок на ракету от термических и монтажных деформаций ее
крепление к стреле должно быть статически определимым.
1
2
3
4
5
7
6
9
8
1.2. Цели расчета
Основными целями статических расчетов агрегата являются
обеспечение прочности и жесткости конструкций, обеспечение
общей устойчивости агрегата при любом сочетании эксплуатационных нагрузок.
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Прочность агрегата обеспечивается подбором сечений балок и
других элементов силового набора, исключающим возможность
появления повреждений в металлоконструкциях и возникновения
пластических деформаций в элементах конструкции при любых
сочетаниях эксплуатационных нагрузок, т. е. в обеспечении необходимых значений коэффициентов запаса по прочности (обычно
не менее 1,5 относительно напряжения текучести материала).
Для успешного выполнения операций по установке изделия
одной прочности недостаточно. Чтобы ограничить раскачивание
конструкции, затрудняющее проведение операций, необходимо
обеспечить жесткость конструкции. При отсутствии дополнительных данных максимальный прогиб на конце консольной балки
не должен превышать 0,005…0,01 ее длины. Иногда для выполнения требований по жесткости необходимо увеличить размеры сечений стержней сверх необходимых по условиям прочности.
Чтобы исключить опасность опрокидывания агрегата при вертикальном положении стрелы, необходимо проверить условия
статической устойчивости при действии весовых и ветровых нагрузок неблагоприятных направлений. Для проверки условий устойчивости в расчетную схему следует включить стержни, моделирующие опоры. При выполнении условий устойчивости осевые
усилия во всех опорах должны быть сжимающими (отрицательными). Реальные опоры имеют односторонний контакт с основанием, в отличие от модельных, соединенных с основанием двухсторонними связями. Появление в моделирующих опоры
стержнях растягивающих усилий свидетельствует об отрыве реальной опоры от основания и опрокидывании агрегата.
1.3. Основные факторы, определяющие структуру
расчетной схемы, и выбор расчетных случаев
При разработке расчетной схемы агрегата определяющими
факторами являются:
– действующие на агрегат нагрузки;
– особенности силовой и кинематической схем агрегата;
– особенности используемого для анализа программного комплекса (типы конечных элементов, типы узлов, способы наложения связей, типы связей между узлами, способы задания нагрузок).
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Основными нагрузками, действующими на агрегат, являются
весовые и ветровые. Весовые нагрузки создают максимальные изгибающие моменты в начальный момент подъема, при горизонтальном положении стрелы, после отрыва стрелы от транспортных
опор. Эти нагрузки действуют в плоскости симметрии агрегата.
Ветровые нагрузки создают максимальные изгибающие и опрокидывающие моменты при вертикальном положении стрелы агрегата
и могут действовать по различным направлениям.
При отсутствии ветровых нагрузок (например, работа в закрытом сооружении) можно использовать упрощенные плоские расчетные схемы. При конструктивной несимметричности агрегата
или при наличии нагрузок вне плоскости симметрии (ветровых в
рассматриваемом случае) необходимо применять пространственные расчетные схемы.
Особенностью МКЭ в линейной постановке задачи является
допущение о малости перемещений под действием нагрузок по
сравнению с размерами конструкции. Чтобы выполнить анализ
агрегата при различных положениях стрелы, необходимо использовать различные расчетные схемы.
Существенное влияние на вид расчетной схемы оказывает принятый способ задания нагрузок на конструкцию. Так как анализируется несущая конструкция агрегата, модель изделия можно
формально не включать в расчетную схему, приложив нагрузки от
изделия непосредственно к узлам расчетной схемы стрелы. Однако
при этом требуется предварительно найти распределение нагрузок
по узлам стрелы и ввести соответствующие данные. Учитывая, что
в ПК SADAS вектор весовых нагрузок формируется автоматически, целесообразно включить в расчетную схему модель изделия с
реальным распределением масс.
При небольшом усложнении расчетной схемы назначение
расчетных нагрузок существенно упрощается. Важно правильно
отразить условия статически определимого крепления изделия
на стреле, наличие балансиров, шарниров, направляющих.
Верхняя опора накладывает на изделие две связи, запрещая перемещения в поперечных направлениях. Нижняя опора накладывает на изделие четыре связи, не препятствуя повороту изделия вокруг поперечных осей благодаря наличию шарниров и
гидробалансиров.
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. СОЗДАНИЕ И ОТЛАДКА РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ
Расчетную схему (модель) составляют с учетом проведенного
ранее анализа. Так как длины элементов силовой конструкции существенно превышают их поперечные размеры, расчетную схему
можно представить в виде системы стержневых конечных элементов с геометрическими характеристиками сечений, соответствующими характеристикам реальных элементов конструкции. Вертикальные и поперечные перемещения модели агрегата запрещаются
наложением связей на нижние узлы устройств опирания агрегата на
грунт. Продольные перемещения модели запрещаются путем наложения соответствующих связей на узлы задних опор агрегата. В модели также должны быть отражены условия шарнирных соединений
элементов и наличие дополнительных масс в узлах конструкции.
2.1. Препроцессор SadasMod и особенности
его использования при создании расчетных моделей
Препроцессор SadasMod является удобным средством для создания расчетных моделей. Он позволяет задавать координаты узлов расчетной схемы и перечень соединяющих узлы конечных
элементов, накладываемые на узлы внешние связи, типы внутренних связей между узлами и другие данные.
Препроцессор вызывается из ПК SADAS, пункт меню «Сервис». В окне «Узлы» с помощью расположенных справа кнопок
можно добавить узел (введя значения его декартовых координат),
удалить узел, отредактировать узел (исправив значения его декартовых координат).
Функции верхнего окна определяются выбранной вкладкой. В
режиме «Стержни» можно добавить стержень (введя номера соединяемых узлов и значение индекса, которому соответствует список характеристик стержня); удалить стержень; отредактировать
стержень (изменить индекс), разбить стержень по длине на несколько равных частей. При этом автоматически формируется информация о промежуточных узлах и дополнительных стержнях. В
остальных режимах окна можно ввести информацию о других типах конечных элементов и иные данные.
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В режиме «Связи» вводится информация о внешних связях на
узлы. Связи ориентируются по направлениям обобщенных координат узлов.
В режиме «Связанные узлы» вводится информация о внутренних связях между узлами, необходимая для моделирования механизмов.
Наличие ряда функций для редактирования модели существенно упрощает и ускоряет процесс создания модели. Имеется возможность сборки модели из предварительно созданных блоков.
При этом добавляемые блоки можно передвигать, вращать, масштабировать с различными коэффициентами по различным направлениям. Это позволяет моделировать повторяющиеся части
конструкции один раз. Ряд типовых подконструкций можно создавать автоматически в виде примитивов и также включать в расчетную схему.
Выбор ракурса и списка отображаемых элементов позволяет
сделать процесс создания модели наглядным и уменьшить вероятность ошибок.
При разработке расчетной схемы рассматриваемого ТУА были
предварительно созданы модели подконструкций (боковины рамы
и стрелы изделия), показанные на рис. 2.
Y
X
Z
Рис. 2
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Y
X
Z
Рис. 3
Из этих подконструкций как элементов с добавлением поперечных стержней были созданы модели подконструкций рамы,
стрелы и расчетная схема ТУА в целом, приведенная на рис. 3. На
рисунке показаны также дополнительные массы и нагрузки, введенные в схему в комплексе SADAS.
2.2. Методы моделирования шарниров и направляющих
в программном комплексе SADAS
Для адекватного представления шарниров и направляющих нужно иметь возможность моделировать различные подвижные соединения отдельных звеньев и подконструкций. Это необходимо для описания кареток, отбрасываемых опор пусковой установки, механизмов
установщиков, механизмов подвода коммуникаций и т. д.
Для моделирования подвижных соединений в ПК SADAS можно использовать два способа.
Задание способа связи между двумя смежными узлами, принадлежащими отдельным подконструкциям расчетной модели
(рис. 4). Узлы и , принадлежащие двум подвижным друг относительно друга подконструкциям I и II, размещаются на небольшом
расстоянии друг от друга, исключающем их автоматическое объединение в один узел при операциях слияния в подсистеме SadasMod и при стыковках блоков в систему в суперэлементном представлении больших систем.
При описании констант блока указывают способ связи узлов и между собой. Предусматриваются различные варианты соединений узлов:
Рис. 4
i
j
j
i
II
I
i
10
j
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
0 — жесткое соединение узлов, все координаты общие;
1 — ползун по оси , все координаты общие, кроме направления ;
2 — ползун по оси , все координаты общие, кроме направления ;
3 — ползун по оси все координаты общие, кроме направления ;
4 — цилиндрический шарнир вокруг оси , все координаты
общие, кроме поворотов вокруг оси ;
5 — цилиндрический шарнир вокруг оси , все координаты
общие, кроме поворотов вокруг оси ;
6 — цилиндрический шарнир вокруг оси , все координаты
общие, кроме поворотов вокруг оси ;
7 — сферический шарнир, все линейные координаты общие,
все угловые различны;
–1 — связь по оси , общая координата по направлению , все
остальные различны;
–2 — связь по оси , общая координата по направлению , все
остальные различны;
–3 — связь по оси , общая координата по направлению , все
остальные различны;
–4 — угловая связь вокруг оси , общая координата вокруг оси
, все остальные различны;
–5 — угловая связь вокруг оси , общая координата вокруг оси
, все остальные различны;
–6 — угловая связь вокруг оси , общая координата вокруг оси
, все остальные различны;
–7 — блок направляющих, все угловые координаты общие, все
линейные различны.
При использовании комбинаций связей между парой узлов
следует учитывать, что алгоритм формирования номеров обобщенных координат позволяет только добавлять связи, но не снимать уже наложенные. Поэтому комбинировать можно только способы связи между узлами со знаком «минус» с теми вариантами,
при которых соответствующие направления еще не объединены.
Например, добавление к сферическому шарниру (7) угловой связи
вокруг (–4) моделирует карданное сочленение по оси .
Рассматриваемый способ дает широкие возможности для моделирования механизмов, однако его можно применять только для
случаев, когда направления связей и осей шарниров совпадают с
направлениями системы координат блока. При включении подконX
X
Y
Y
Z,
Z
X
X
Y
Y
Z
Z
X
X
Y
Y
Z
Z
X
X
Y
Y
Z
Z
X
X
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
струкций со связанными узлами в общую расчетную схему их
нельзя поворачивать.
Такой подход использован при моделировании механизма
нижней опоры стрелы (см. рис. 1, позиция ). На фрагменте расчетной схемы ТУА (рис. 5) показаны элементы, моделирующие
механизм нижней опоры. Узел ракеты связан с узлом траверсы
цилиндрическим шарниром вокруг оси . Узлы траверсы и связаны с узлами стоек и сферическими шарнирами.
7
5
2
Y
4
1
3
6
1
4
Y
2
5
3
Рис. 5
Моделирование механизмов с помощью стержней с особыми свойствами. При этом способе необходимая относительная
подвижность подконструкций обеспечивается их соединением с
помощью стержней, не оказывающих сопротивления деформациям
по некоторым направлениям (изгибу, кручению, растяжениюсжатию). Такие свойства формируются обнулением соответствующих характеристик сечения в режиме исправления результатов
расчета характеристик. Подобное моделирование может увеличить
число стержней в расчетной схеме, однако позволяет смоделировать произвольно ориентированные шарниры и направляющие и
допускает произвольные повороты подконструкции при сборке в
систему. Стержнями, не сопротивляющимися изгибу и кручению и
воспринимающими только осевые усилия, моделируются гидродомкраты и верхняя опора на рис. 3 (два стержня — две связи).
При практическом использовании подсистемы SadasMod рекомендуется сохранять промежуточные результаты при создании
моделей в виде подконструкций с оригинальными именами, так
как при возникновении ошибок проще повторить построения, чем
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
пытаться исправить ошибку. Функция отката в SadasMod отсутствует. Не рекомендуется в качестве рабочих использовать папки с
большой глубиной вложенности, так как полная длина имени в
Sadasmod ограничена (порядка 60 символов).
Разработанная в SadasMod расчетная схема автоматически переводится в расчетную схему комплекса SADAS при открытии
модели указанием имени модели в SadasMod и соответствующего
ему номера модели в ПК SADAS. При этом необходимо ввести
некоторые дополнительные данные:
– заполнить таблицу свойств стержней и других конечных элементов, соответствующих индексам;
– ввести информацию по сечениям стержней;
– при необходимости ввести значения дополнительных масс;
– сформировать векторы нагрузок;
– скопировать в рабочий каталог файл характеристик материалов mmm000.dat.
2.3. Моделирование тарированных опор
Тарированные опоры предназначены для уменьшения изгибающих моментов в корпусе изделия без нарушения условий статической определимости крепления изделия к стреле. Тарированные
опоры не накладывают связей на перемещения изделия, а формируют силу определенного значения, компенсирующую действие
весовых нагрузок. Эта же сила действует и на стрелу, поэтому она
должна быть учтена при анализе напряженно-деформированного
состояния стрелы.
Грузовой рычажный механизм тарированной опоры может быть
смоделирован с помощью стержней, шарниров и дополнительной
массы. При предварительном анализе тарированную опору можно
смоделировать двумя равными по модулю и противоположно направленными силами, приложенными к изделию и стреле.
2.4. Задание сечений стержней и свойств материалов
Каждой группе стержней с одинаковыми характеристиками сечений и материалом задают оригинальное значение индекса. Для
задания свойств стержней каждому значению индекса ставят в со13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ответствие материал (номер записи в таблице свойств материалов)
и номер типа и модификации сечения. Пример такой таблицы показан на рис. 6. Модификацию сечения указывают для начала и
конца стержня. Для удобства пользования рекомендуется назначать номера типов сечений стержней по некоему правилу, например как сумму номера модели и значения индекса.
Рис. 6
Информацию о геометрических характеристиках сечений вводят в пункте меню «Сервис», подпункт «Сечения». Вначале задают номер типа сечения, при повторном входе вводят информацию
о сечении в соответствии с вопросами программы. Для стержней
стрелы и рамы, работающих на изгиб и кручение, целесообразно
использовать тонкостенные замкнутые профили. Для стержней,
работающих на растяжение-сжатие, удобно использовать сечения
в виде тонкостенных колец, для описания которых требуется минимальное количество данных.
При использовании сплошных сечений обход контура при вводе координат узлов осуществляется только против хода часовой
стрелки. Если при вводе данных была допущена ошибка, удобнее
не пытаться ее исправить, а удалить файл с данными о сечении
средствами операционной системы и ввести данные заново.
Программа автоматически формирует все характеристики сечения. Если необходимы стержни со специальными свойствами,
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
например, не сопротивляющиеся изгибу, то результаты расчета
корректируют в режиме «Исправление результатов» обнулением
значений соответствующих характеристик.
2.5. Формирование векторов нагрузок
Для проведения статического анализа необходимо определить
векторы нагрузок. На металлоконструкции ТУА могут действовать
нагрузки следующих видов:
– весовые;
– ветровые;
– от механизмов и смежных агрегатов;
– инерционные.
Векторы нагрузок вводят в меню «Нагрузки, статика, варианты
нагружения».
Вектор весовых нагрузок с учетом сечений и материалов
стержней и дополнительных масс формируется автоматически в
подпункте меню «Нагрузки от сил веса». Для этого необходимо
указать составляющие ускорений земного тяготения по осям.
Ветровые нагрузки определяются в соответствии с отраслевым
стандартом. Для предварительной оценки ветровых нагрузок W
можно воспользоваться соотношением
i
Wi = kd khCx ρV Fi ≈ (1, 5K1, 7)V 2 Fi ,
2
2
где d h x коэффициенты динамичности, высотности, аэродинамического сопротивления соответственно; ρ — плотность
воздуха; — рабочая скорость ветра; i — наветренная площадь
участка конструкции.
Нагрузки от механизмов, например, от тарированных опор,
прикладываются к соответствующим узлам изделия (вверх) и
стрелы (вниз).
При работе механизмов подъема от насосной установки ускорения и инерционные нагрузки пренебрежимо малы, поэтому их
можно не учитывать. При работе механизма подъема от порохового аккумулятора давления инерционные нагрузки следует учитывать.
k , k ,C
V
—
F
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. ПРОВЕДЕНИЕ РАСЧЕТОВ
Описание процедуры проведения расчетов ориентировано на
использование ПК SADAS, что не исключает использования других программных средств и методов расчета. Однако в любом случае при проведении расчетного анализа необходимо выполнить
ряд этапов: отладка модели, определение параметров напряженнодеформированного состояния модели от заданной нагрузки и подбор характеристик элементов модели, удовлетворяющих условиям
прочности и устойчивости.
3.1. Отладка модели
При создании модели возможно появление различных ошибок: отсутствие материалов или сечений, недостаточность стержней или связей, геометрическая изменяемость модели и др. Рекомендуется внимательно просмотреть изображение расчетной
схемы в различных ракурсах, проверить наличие связей. В меню
управляющей оболочки «Опции» → «Статический расчет» →
→ «Расчет по шагам» рекомендуется выполнить шаг 1 (формирование матрицы жесткости). При проверке матрицы жесткости в
ее диагонали не должно быть нулевых или отрицательных элементов. Для проверки правильности задания стержней рекомендуется в меню «Расчет» → «Статика» → «Массы конечных элементов» → «Стержни» определить массы стержней.
В результате будет сформирована таблица с полным описанием стержней: номера узлов, длина, площадь поперечного сечения,
плотность материала, масса. Нужно поверить общую массу, которая должна быть реальной, и устранить ошибки. Сформировав вектор весовых нагрузок, нужно определить перемещения в статике.
Если в процессе понижения порядка в диагонали матрицы жесткости возникают нулевые элементы, система является геометрически
изменяемой — в ней недостаточно связей. Необходимо наложить
недостающие внешние или внутренние связи.
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.2. Определение коэффициентов запаса по прочности
и подбор сечений элементов модели
Сформировав векторы ветровых, весовых нагрузок и их сочетаний, следует выполнить статический расчет конструкции («Опции» → «Статический расчет» → «Перемещения и коэффициенты
запаса»). Проанализировав таблицу результатов («Результаты» →
→ «Статика» → «Коэффициенты запаса» → Стержни»), нужно
выделить стержни с коэффициентами запаса ниже 1,5, усилить соответствующие сечения, увеличив высоты сечений или толщины
полок стержней, работающих на изгиб, площади поперечных сечений стержней, работающих на растяжение-сжатие, и повторить
расчет.
3.3. Определение прогибов и обеспечение жесткости
В графическом окне («Схема» → «Модель» → «Результаты»)
следует изобразить форму деформированного состояния в реальном масштабе и проанализировать ее, выделить стержни, вносящие наибольший вклад в прогиб стрелы. По таблице результатов
установить перемещения узлов, соответствующих консольному
концу стрелы. Если прогиб стрелы превышает допустимый
(0,005…0,010 от длины стрелы), следует увеличить жесткость
стержней, особенно расположенных у корня стрелы, и повторить
расчет.
3.4. Проверка устойчивости
Опасность опрокидывания агрегата может возникнуть при вертикальном положении стрелы и при неблагоприятном направлении
ветра, увеличивающем опрокидывающий момент. Для проверки
устойчивости следует сформировать расчетную схему агрегата
при вертикальном положении стрелы. Такую схему можно собрать
в программе SadasMod из созданных ранее подконструкций поворотом модели стрелы с изделием в вертикальное положение.
При сборке модели нужно проверить правильность выбранных типов шарниров. Для анализа устойчивости необходимо
сформировать векторы весовых и ветровых нагрузок в верти-
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
кальном положении стрелы. Тарированные опоры в этом положении не работают. Расчетная схема и деформированное состояние системы показаны на рис. 7.
Y
X
Z
Рис. 7
После выполнения статического расчета проверяют внутренние
усилия в стержнях, моделирующих опоры. Осевые усилия в этих
стержнях должны быть сжимающими. Появление растягивающих
усилий в этих стержнях свидетельствует о потере статической устойчивости. Для выполнения условий статической устойчивости
можно изменить положение опор, утяжелить переднюю часть рамы
агрегата, установить стяжки у передних опор агрегата.
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8.
си
Р
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Оформление результатов ― важная часть работы. Если итогом
работы является ее защита перед комиссией, то графические материалы и плакаты должны в сжатой форме давать представление о
полученных результатах.
Распространенной ошибкой является стремление разместить на
листе как можно больше информации, без учета ее важности и условий ее различимости членами комиссии. Рекомендуется размещать на листе минимум информации, дающей полное представление о проведенном расчетном анализе.
Графическая и текстовая информация, приведенная на листах,
должна быть полностью различима с расстояния 3…4 м. Для этого
размер шрифта на листе А1 должен быть равен приблизительно
80…100 пт (около 20 мм), рисунки должны иметь соответствующую толщину линий. Пример оформления листа применительно к
рассматриваемому ТУА показан на рис. 8.
В расчетно-пояснительную записку включается анализ силовых конструкций, обоснование расчетной схемы, отображаются
основные этапы создания расчетной схемы. Исходные данные и
результаты расчетов приводятся в виде таблиц и рисунков.
4.1. Конструктивная схема
Конструктивная схема должна давать полное представление об
особенностях силовой конструкции, условиях соединений узлов
агрегата (рамы, стрелы, гидродомкратов), способах крепления изделия к стреле, условиях опирания агрегата на грунт. Рисунок не
должен быть перегружен мелкими деталями. Допускается некоторая схематичность в изображении элементов и утрированное увеличение размеров элементов, существенных для проведения расчетного анализа.
4.2. Оформление расчетных схем и результатов расчетов
Рисунок расчетной схемы целесообразно совместить с изображением деформированного состояния, выбрав наглядный ракурс.
Желательно изобразить дополнительные элементы, допускающие
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
наглядное представление. Применительно к рассматриваемому
примеру на рис. 8 изображены стержни, связи, метки дополнительных масс, силы, метки связанных между собой узлов. Номера
узлов не показаны, поскольку они заслоняют изображение модели
и других более значимых дополнительных элементов.
В других конкретных случаях набор изображаемых элементов
может быть иным, отражающим оригинальные особенности конкретного анализа. Для настройки изображения расчетной схемы
желательно сформировать в графическом окне нужный вид изображения («Схема» → «Модель») и задать увеличенные толщины
линий модели («Схема» → «Модель»→ «Печать» → «Параметры
страницы»), предварительно сняв флажок «Автоматическое
оформление» и установив флажок «Печать в файл». После чего,
используя пункт меню графического окна «Печать» → «Печать»,
сформировать файл изображения.
Это изображение из файла удобно вставлять в текст, презентацию, чертеж.
4.3. Оформление таблиц
На листе следует размещать только читаемые фрагменты таблицы, содержащие несколько строк и столбцов, например, содержащие выборки коэффициентов запаса, внутренних усилий в наиболее нагруженных стержнях, перемещения характерных точек и
др. Для формирования таблицы следует записать таблицу результатов в текстовый файл, прочитать файл в программе Excel и отредактировать таблицу (выбрать необходимые строки и столбцы,
выделить самое существенное шрифтом или цветом, увеличить
размер шрифта, оформить рамки). Фрагмент таблицы можно скопировать и вставить в текст, презентацию, чертеж.
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение...........................................................................................................3
1. Разработка расчетной схемы ......................................................................4
1.1. Анализ функций агрегата и его конструктивной схемы ...................5
1.2. Цели расчета..........................................................................................5
1.3. Основные факторы, определяющие структуру расчетной схемы,
и выбор расчетных случаев..................................................................6
2. Создание и отладка расчетной схемы........................................................8
2.1. Препроцессор SadasMod и особенности его использования
при создании расчетных моделей........................................................8
2.2. Методы моделирования шарниров и направляющих
в программном комплексе SADAS....................................................10
2.3. Моделирование тарированных опор.................................................13
2.4. Задание сечений стержней и свойств материалов ...........................13
2.5. Формирование векторов нагрузок.....................................................15
3. Проведение расчетов.................................................................................16
3.1. Отладка модели...................................................................................16
3.2. Определение коэффициентов запаса по прочности и подбор
сечений элементов модели.................................................................17
3.3. Определение прогибов и обеспечение жесткости ...........................17
3.4. Проверка устойчивости......................................................................17
4. Оформление результатов ..........................................................................20
4.1. Конструктивная схема........................................................................20
4.2. Оформление расчетных схем и результатов расчетов.....................20
4.3. Оформление таблиц............................................................................21
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Методическое издание
Владимир Сергеевич Абакумов
Вадим Александрович Зверев
Владимир Владимирович Ломакин
Николай Васильевич Люкевич
Александр Васильевич Ульяненков
СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
И МЕХАНИЗМОВ СТАРТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Редактор С.А. Серебрякова
Корректор М.А. Василевская
Компьютерная верстка С.А. Серебряковой
Подписано в печать 10.10.2007. Формат 60×84/16. Бумага офсетная.
Печ. л. 1,5. Усл. печ. л. 1,34. Уч.-изд. л. 0,94. Тираж 50 экз.
Изд. № 109. Заказ
.
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана
Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана
105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5
23
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа