Методика расчета силовой характеристики ленточного упругопластического элемента
Принципиально новая конструкция пластического амортизатора, содержащего в качестве рабочего пластического элемента ленту, перекатывающуюся в постоянном зазоре. Схема амортизатора, принцип его работы. Эпюры нагружений и расчет упругопластического элемента.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.05.2017 |
| Размер файла | 52,1 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/
Методика расчета силовой характеристики ленточного упругопластического элемента
Б.М. Языев, И.И. Смирнов, К.В. Захарова
Ранее было отмечено [1 - 3], что для защиты зданий и сооружений эффективнее других использовать системы на основе упругопластических энергопоглощающих элементов (УПЭ). Для расчета систем защиты с такими элементами необходимо знать их силовую характеристику. Следует отметить, что попытки достаточно точно представить характеристики УПЭ на диаграммах «деформация-сила», «скорость деформации-сила» не имеют успеха. В силу несправедливости гипотезы о разделении упругой и диссипативной составляющих.
В данной работе рассмотрена принципиально новая конструкция пластического амортизатора - амортизатор, содержащий в качестве рабочего пластического элемента ленту, перекатывающуюся в постоянном зазоре (рис. 1).
В связи с тем, что конструктивное исполнение рассматриваемого амортизатора является новым и для него отсутствуют методики расчета силовой характеристики, то в настоящей статье проанализированы основные физические и геометрические соотношения, на основе которых получены аналитические выражения для расчета силовой характеристики.
Рис. 1. Схема амортизатора
При расчете считаем, что система имеет одну степень свободы [4]
(1)
где х - смещение амортизируемого объекта относительно ограждающей конструкции;
(t) - внешнее воздействие;
- алгоритм расчета f по или динамическая характеристика упругопластического элемента.
При расчете выделяется этап упругого деформирования и этап пластического перекатывания ленты. На упругом этапе предполагаем, что деформируется только цилиндрический участок ленты (рис. 2, а).
Рис. 2. Схема работы амортизатора
В результате имеем плоскую задачу теории упругости (рис. 2, б). [5, 6]
Решая ее, получим:
r = (2)
= ; (3)
r = - (4)
где
N1 = ln ;
Тогда
uz = (5)
u= (6)
Если размеры сечения упругопластического элемента малы по сравнению с радиусом кривизны, то можно перейти к приближенному решению:
= (7)
r = (8)
ur = (9)
u = (10)
где
M = P•R•cos
- изгибающий момент в сечении ;
Q = P•sin
- поперечная сила в сечении ;
z = r - R; = r1 - r0;
J =
- момент инерции сечения.
При динамическом нагружении значение предела текучести зависит в общем случае от предыстории нагружения и не будет одинаковым по сечению. Предельная динамическая эпюра пр изображена на рис. 3, а.
Рис. 3. Эпюры нагружений
Предельный момент по эпюре пр определится выражением:
М пр = 2 (11)
Зависимость между пределом текучести и средней скоростью деформации примем в виде / 5 /:
, (12)
пластический амортизатор упругопластический элемент
где д - динамический предел текучести;
D, n - константы материала;
- средняя скорость деформации.
Запишем зависимость в более удобном виде:
ср = (13)
где д - значение деформации в момент достижения динамического предела текучести.
Подставляя зависимость (3) в (2), получим:
, (14)
Расчет упругопластического элемента велся в два этапа: сначала при динамическом нагружении эпюра полагалась такой, как показано на рис. 3б, а при появлении пластического шарнира - как показано на рис. 3в. Напряжение 1 соответствует моменту времени t1 появления пластического состояния во внешних волокнах ленты. Напряжение 2 - напряжение в среднем волокне ленты. Пластическое состояние в среднем волокне достигается в момент времени t2. Ясно, что t2> t1.
При заданном законе нагружения P(t) можно определить t1, 1, t2, 2. [7, 8]
Для сечения = 0 в момент времени t1 имеем:
M (t1) = P (t1)• R = 1 , (15)
. (16)
Отсюда определяются t1 и 1.
В момент времени t2 имеем:
M (t2) = P (t2) •R = , (17)
. (18)
Отсюда определяются t2 и 2.
С появлением пластического шарнира расчетная схема (см. рис. 2, а) перестает отражать реальное поведение упругопластического элемента (см. рис. 1), так как не учитывает возможность перекатывания ленты. В первом приближении при расчете усилия в элементе определяем М пр и на всем дальнейшем участке перекатывания полагаем
М=Мпр.
Предельная сила сопротивления элемента при этом будет равна
Р пр = М пр / R.
Понятно, что сопротивление УПЭ на этапе перекатывания изменяется, так как шарниры пластичности образуются при различных скоростях деформации. [9, 10] Для учета этого явления был проведен уточненный расчет силы сопротивления элемента. Этот расчет проводился в предположении, что предельная эпюра имеет вид, изображенный на рис. 3, в. С учетом сказанного имеем:
Р пр (t) = , (19)
где Рпр(t) - сила сопротивления упругопластического элемента на этапе перекатывания;
Напряжение 1 определяется из уравнения:
, t t2. (20)
Литература
1. Смирнов И.И., Захарова К.В., Авилкин В.И., Стрельников Г.П. К использованию торсионных энергопоглотителей для сейсмозащиты сооружений [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2012, №4 (часть 2). - Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4p2y2012/1314 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.
2. Смирнов И.И., Захарова К.В. К расчету упругопластических торсионов энергопоглощающих устройств [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2012, №4 (часть 2). - Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4p2y2012/1312 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.
3. Смирнов И.И., Захарова К.В. Обоснование конструктивных особенностей энергопоглотителей для сейсмозащиты сооружений [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2012, №4 (часть 2). - Режим доступа http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4p2y2012/1313 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.
4. Батуев Т.С. и др. Инженерные методы исследования ударных процессов. М.: Машиностроение, 1977. с.240
5. Лурье А.И. Теория упругости. М.: Наука, 1970. с.480
6. Тинг У. Пластическая деформация консольной балки из чувствительного к скорости деформирования материала при импульсном нагружении. Прикладная механика, 1964, № 1 с.5
7. Андреев В.И., Потехин И.А. Моделирование равнопрочного цилиндра на основе итерационного подхода// International Jornal for Computational Civil and Structural Engineering, v. 4, is. 1, 2008, p. 79-84
8. Формалев В.Ф., Ревизников Д.Л. Численные методы.- М.: ФИЗМАТ-ЛИТ, 2004. с.400
9. Andreev V.I. Minaeva A.S. Creation on the basis of the first theory of strength model equal stressed cylinder exposed to power and temperature loads. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. Volume 7, Issue 1, 2011. p. 71-75
10. Andreev V.I. Optimization of thick-walled shells based on solutions of inverse problems of the elastic theory for inhomogeneous bodies. Computer Aided Optimum Design in Engineering XII (OPTI XII). WIT Press. 2012, p.189-201
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Принцип действия ленточного конвейера, общая схема устройства. Основные параметры рабочего органа. Особенности расчета тягового усилия, необходимой мощности привода конвейера. Выбор двигателя, алгоритм его кинематического расчета. Выбор элемента передач.
курсовая работа [186,3 K], добавлен 02.05.2016Расчет силового элемента. Определение номинальных размеров конструкции. Погрешность силовой характеристики. Конструктивная доработка узла механизма. Определение посадки при соединении штока с корпусом. Погрешность смещения штока относительно оси упора.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 22.03.2014Расчет жесткости упругого элемента, среднего диаметра пружины и числа рабочих витков, наружного диаметра пружины. Построение габаритных характеристик. Проверка пружин на устойчивость и выбор способа закрепления. Параметры электромеханического элемента.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 08.09.2014Конструктивные схемы нории. Определение основных параметров ленточного элеватора. Расчет тягового элемента, привода мощности электродвигателя, клиноременной передачи, вала приводного барабана. Выбор редуктора. Проверка прочности шпоночных соединений.
курсовая работа [811,7 K], добавлен 09.12.2013Исходные геометрические характеристики элементов крыла и схема его нагружения. Задание свойств материалов для каждого элемента конструкции. Построение конечноэлементной модели и расчет ее устойчивости в Buckling Options. Перемещение лонжеронов крыла.
курсовая работа [4,9 M], добавлен 16.03.2012Решение технической задачи упрощения изготовления инструмента для пластического сверления за счет применения быстрорежущей стали с твердосплавным покрытием, нанесенным детонационным методом. Влияние режимов напыления на стойкость твердосплавных покрытий.
автореферат [801,1 K], добавлен 21.09.2014Кинематический и силовой расчет привода ленточного конвейера, содержащего асинхронный электродвигатель. Расчет клиноременной и зубчатой передач, валов, шпоночных соединений. Конструктивные размеры корпуса редуктора. Проверка долговечности подшипника.
курсовая работа [991,5 K], добавлен 06.06.2014Выбор вакуумной схемы установки. Средства контроля и измерения вакуума и определение их мест размещения на схеме. Расчет стационарного режима работы. Определение конструктивных размеров соединительных трубопроводов и выбор элементов вакуумной системы.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 02.02.2016Подъемно-транспортные установки в промышленности. Описание работы ленточного конвейера, основные характеристики, производительность. Расчет ленточного конвейера, расчет вала приводного барабана, винта натяжного устройства на растяжение, тяговый расчет.
курсовая работа [639,6 K], добавлен 10.01.2010Компоновка и конструкция мотор-колес. Расчет основных параметров редуктора. Определение размеров зубчатых колес. Расчет шлицевого соединения. Подбор основных параметров амортизатора. Обоснование разработанного технологического процесса сборки установки.
дипломная работа [5,4 M], добавлен 26.02.2012Описание работы центробежного насоса. Расчет элемента конструкции ротора. Инженерный анализ вала методом конечных элементов. Разработка каталога разнесенной сборки. Описание и назначение конструкции. Разработка технологического изготовления деталей.
дипломная работа [4,1 M], добавлен 09.11.2016Расчет балочного элемента конструкции на прочность и жесткость при изгибе и при растяжении-сжатии. Определение величин продольных сил на каждом расчетном участке балки. Определение мощности, вращающих моментов и угловых скоростей для всех валов привода.
курсовая работа [648,8 K], добавлен 21.04.2021Расчет пылеуловительной установки для очистки воздушного потока, состоящей из прямоточного циклона и батарейного циклона. Определение расхода газа, при котором обеспечиваются оптимальные условия для работы циклонного элемента, расчет потерь давления.
практическая работа [123,8 K], добавлен 18.04.2010Постановка задачи расчета вала. Определение силы реакций в подшипниках, эпюры на сжатых волокнах. Построение эпюры крутящих моментов. Определение суммарных реакций в подшипниках, их грузоподъемности по наиболее нагруженной опоре и его долговечности.
курсовая работа [111,3 K], добавлен 26.01.2010Выбор маршрута обработки детали до выполняемой операции, обоснование схемы базирования и закрепления. Описание конструкции и принципа действия разработанного приспособления. Расчет силового элемента и параметров конструкции приспособления на прочность.
контрольная работа [118,3 K], добавлен 23.05.2013Проектирование виброблока с дискретно-регулируемой возбуждающей силой. Принципиальная схема и расчет элемента виброблока. Схемно–конструктивный анализ вибровозбудителей бегункового одночастотного и поличастотного вибратора, применение дебалансных роликов.
курсовая работа [525,6 K], добавлен 22.11.2010Структура и принцип действия гидравлического привода подач силовой головки агрегатного станка. Расчет параметров станка при выполнении операции ускоренного подвода силовой головки к заготовке. Расчет теплообменника. Построение циклограмм работы станка.
курсовая работа [341,2 K], добавлен 11.01.2013Назначение и принцип работы вала главного контрпривода. Расчёт припусков на механическую обработку, режимов резания и нормирования операций. Расчёт параметров установки режущего элемента, усилия зажима, рычажного и клинового механизма, пневмопривода.
курсовая работа [299,5 K], добавлен 30.01.2013Анализ методов измерения линейного ускорения. Расчет выводов навесного элемента, печатной платы, тепловой характеристики блока. Разработка технологической схемы сборки печатного узла и маршрутной технологии. Выявление опасных производственных факторов.
дипломная работа [768,4 K], добавлен 30.06.2014Руль высоты, предназначен для установки на стабилизатор в качестве подвижного элемента управления самолетом в вертикальной плоскости и эксплуатации в любых климатических условиях в соответствии с настоящим техническим условиям. Технология производства.
курсовая работа [115,9 K], добавлен 06.03.2008
