К расчету упругопластических торсионов энергопоглощающих устройств
Конструктивная сложность и значительные габариты существующих пружинно-демпферных систем амортизации. Изучение влияния скорости на диаграмму напряжение-деформация. Разработка перспективных торсионных упругопластических систем противоударной защиты.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.05.2017 |
| Размер файла | 34,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
К расчету упругопластических торсионов энергопоглощающих устройств
Смирнов И.И., Захарова К.В.
В настоящее время большинство применяемых поглотителей энергии могут быть представлены классической пружинно-демпферной схемой, в которой обязательным является наличие упругого рабочего элемента и демпфера.
Конструктивная сложность и значительные габариты существующих пружинно-демпферных систем амортизации в подавляющем большинстве оправдываются их способностью воспринимать знакопеременные нагружения в количестве нескольких миллионов циклов, например в автомобильных подвесках. Однако, указанное свойство пружинно-демпферных систем не используется в случае защиты сооружений при сейсмоударном воздействии, поскольку количество циклов нагружения сверх допускаемой нормы при таком воздействии исчисляется единицами.
Применительно к сейсмоударному воздействию лучшими системами защиты сооружений являются системы, в которых отсутствуют упругие элементы.
Усовершенствование измерительной техники при проведении экспериментов позволяет выяснить все больше новых подробностей о поведении материалов под действием нагрузки. В частности, удалось обнаружить значительный рост предела текучести при нагружении образцов при малых деформациях, так называемый зуб текучести. Механизм его образования объясняется ростом напряжений при малых деформациях в результате закупорки (сегрегации) роста существующих дислокаций, а затем резкого падения сопротивления нагрузке вследствие лавинообразного возникновения новых дислокаций. С последующим их ростом начинается процесс пластического течения, характеризующийся тем, что нарастание деформации не сопровождается увеличением напряжения.
Наличие зуба текучести характерно практически для всех твердых растворов при сжатии и кручении.
Этот эффект был описан, определены условия, при которых он возникает, и отчасти они подтверждены на кристаллах меди и цинка [1, 2, 3]. На рис. 1 представлен график зависимости напряжения от деформации для нитевидного кристалла меди.
Это характерно для монокристаллов твердых растворов, когда концентрация растворенного вещества достаточно высока. Такой же эффект наблюдается и при испытаниях образцов на удар [4]. Однако данных об испытаниях на удар мало ввиду сложности проведения экспериментов. Тем не менее, следует отметить, что ряд работ посвящен изучению влияния скорости на диаграмму напряжение-деформация, однако в них не удается добиться повторяемости результатов.
Рис. 1 Зуб текучести при испытании нитевидного кристалла меди
противоударный защита торсионный упругопластический
Рассматриваемое явление - зуб текучести на нынешний момент времени недостаточно изучено, как при квазистатическом, так и при динамическом нагружении. Мало экспериментальных данных об этом явлении и при кручении образцов (особенно стальных).
В связи с разработкой перспективных торсионных упругопластических систем противоударной защиты [5], в которых рассеяние энергии осуществляется за счет кручения металлических стержней, актуальна задача разработки модели кручения, позволяющей учесть все особенности поведения материала.
Для моделирования первой стадии зуба текучести, обладающей прямопропорциональной зависимостью между напряжением и деформацией, можно использовать теорию линейной упругости [6]. При этом в одномерном случае для описания динамики кручения стержня можно применить дифференциальное уравнение второго порядка:
(1)
где (x, t) - угол закручивания стержня;
J0 - момент инерции поперечного сечения стержня;
G - модуль сдвига;
k - момент инерции стержня относительно оси вращения.
Если стержень однородный, то
и тогда .
Для решения задачи о кручении стержня дифференциальному уравнению (1) необходимо сообщить начальные условия в момент времени t = 0 и граничные условия по х. Стержень в начальный момент времени находится в состоянии покоя:
при
В качестве граничных условий на искомую функцию (x, t) необходимо принять следующие:
(2)
где (t) - величина угла закручивания при х = l, т.е. на конце стержня.
Условие (2) можно выразить в силовой форме, т.е. задать скручивающий момент
M(l, t) = -(t),
где -(t)- реактивный момент скручивания;
Функции (t), (t) считаем пока известными. После определения основной функции (x, t)как функции (t) или (t) из уравнения движения вала определяем (t) или (t) при выполнении граничных условий:
с начальными условиями
где 0- начальная скорость.
Таким образом, поставленная математическая задача позволяет определить величину угла закручивания в зависимости от начальных условий и других параметров задачи. Для решения этой задачи применяется преобразование Лапласа по времени.
Литература
1. Хоникомб Р. Пластическая деформация металлов. М.: Мир, 1972.
2. Коттрел A. H. Дислокации и пластическое течение в кристаллах. М.: Мир, 1957.
3. Коттрел A. H. Структура и механические свойства металлов. М.: Мир, 1967.
4. Белл Дж. Ф. Экспериментальные основы механики деформируемых твердых тел. М.: Наука, 1984. Т. 2.
5. Панов Б.В., Семененко Н.П., Смирнов И.И. Торсионные пластические амортизаторы. Учеб. пособие. Ростов-на-Дону: РВВКИУ РВ, 1985.
6. Лурье А.И. Теория упругости. М.: Наука, 1976.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Анализ методов оценки упругопластических свойств материалов для верха обуви при растяжении. Обоснование выбора методов испытаний и исследуемых материалов. Разработка автоматизированного комплекса для оценки свойств при одноосном и двухосном растяжении.
дипломная работа [4,8 M], добавлен 26.10.2011Исследование влияния типовых законов управления (P, PI, PID) на качество работы автоматических систем. Параметры корректирующих устройств. Схемы регуляторов и показания осциллографа. Изменение величины перерегулирования и времени переходного процесса.
лабораторная работа [57,1 K], добавлен 18.06.2015Анализ существующих устройств для регистрации и измерения параметров пульсовой волны. Разработка принципиальной схемы устройства, позволяющего проводить измерение скорости распространения пульсовой волны кровотока. Исследование особенностей сфигмограммы.
курсовая работа [574,9 K], добавлен 08.05.2015Анализ причин расхождения расчетных значений скорости резания, преимущества и недостатки существующих методик. Расчет скорости резания альтернативным методом. Разработка блок-схемы алгоритма автоматизированного выбора скорости резания для станков с ЧПУ.
курсовая работа [308,1 K], добавлен 04.04.2013Метод акустической эмиссии и ее проявления в процессе деформации металлов и сплавов. Влияние концентрации легирующего элемента и скорости деформации на спектральную плотность сигналов. Расчет затрат на электроэнергию и амортизационных отчислений.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 04.01.2013Основные задачи отдела главного конструктора. Непрерывность и корректность работы информационных систем для освоения в производстве перспективных конструкторских разработок и внедрения научно-технических достижений. Методы информационной безопасности.
реферат [199,7 K], добавлен 16.11.2010Сущность систем автоматики и их классификация по признаку сложности. Этапы жизни системы и степень влияния условий их эксплуатации на процесс проектирования системы. Структура и сферы применения основных автоматизированных и функциональных систем.
курс лекций [1,9 M], добавлен 20.10.2009Анализ существующих технологических решений по повышению изготовления стойки. Разработка технологического процесса механической обработки детали. Анализ существующих систем автоматического контроля. Анализ технологичности конструкции и ее назначение.
дипломная работа [844,7 K], добавлен 08.09.2014Понятие и принципы реализации сварного шва. Кристаллизация как процесс образования зерен расплавленного металла при переходе его из жидкого состояния в твердое. Скорость охлаждения зоны сварки. Меры предотвращения сварочных напряжений и деформаций.
контрольная работа [28,5 K], добавлен 14.10.2013Общая характеристика и изучение переходных процессов систем автоматического управления. Исследование показателей устойчивости линейных систем САУ. Определение частотных характеристик систем САУ и построение электрических моделей динамических звеньев.
курс лекций [591,9 K], добавлен 12.06.2012Этапы развития автоматизации производства. История создания и усовершенствования средств для измерения и контроля. Понятие и структурная схема систем автоматического контроля, их компоненты. Особенности и области использования микропроцессорных устройств.
курсовая работа [271,5 K], добавлен 09.01.2013Экспериментальное изучение зависимости гидравлического сопротивления слоя от фиктивной скорости газа. Определение критической скорости газа: скорости псевдоожижения и скорости свободного витания. Расчет эквивалентного диаметра частиц монодисперсного слоя.
лабораторная работа [1,1 M], добавлен 23.03.2015Идентификация и оценка информационных активов. Оценка уязвимостей активов, угроз активам, существующих и планируемых средств защиты. Выбор комплекса задач обеспечения информационной безопасности. Разработка комплекса мер по обеспечению защиты информации.
дипломная работа [2,9 M], добавлен 27.01.2016Функциональные обязанности субъектов оперативно-диспетчерского управления изолированных территориальных электроэнергетических систем. Определение нормативов резерва мощности. Модернизация противоаварийной автоматики. Способы защиты электрооборудования.
реферат [157,8 K], добавлен 19.06.2015Физическая сущность пластической деформации. Общая характеристика факторов, влияющих на пластичность металла. Особенности процесса нагрева металла, определение основных параметров. Специфика использования и отличительные черты нагревательных устройств.
лекция [21,6 K], добавлен 21.04.2011Использование робототехнических комплексов в процессах проведения рутинных, монотонных работ на конвейере, требующих высокой точности. Синтез систем формирования желаемой траектории и скорости движения манипулятора по заданным сплайнам в среде Matlab.
дипломная работа [1010,9 K], добавлен 23.01.2015История развития автоматических систем регулирования. Сравнительный анализ ручного и машинного управления. Характеристика видов (стабилизирующих, программных, следящих и оптимизирующих) систем управления и типов защиты установок от опасных режимов.
реферат [85,3 K], добавлен 18.01.2010Задачи использования адаптивных систем автоматического управления, их классификация. Принципы построения поисковых и беспоисковых самонастраивающихся систем. Параметры работы релейных автоколебательных систем и адаптивных систем с переменной структурой.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 07.05.2013Изучение свойств материалов, установления величины предельных напряжений. Условный предел текучести. Механические характеристики материалов. Испытание на растяжение, сжатие, кручение, изгиб хрупких материалов статической нагрузкой. Измерение деформаций.
реферат [480,5 K], добавлен 16.10.2008Характеристика неэлектрических систем инициирования. Состав устройств СИНВ, технические показатели. Схема подсоединения волноводов устройств в монтажные соединители. Транспортирование и хранение, порядок уничтожения. Порядок ликвидации отказавших зарядов.
презентация [3,5 M], добавлен 23.07.2013
