Расчет элементов ферменно-стержневой конструкции
Проектирование ферменно-стержневой конструкции. Определение упругих характеристик слоистого композита. Составление матрицы трансформации углов конструкции. Использование закона Гука для установления зависимости между напряжениями и деформациями.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 08.10.2017 |
| Размер файла | 45,2 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/
Министерство образования Российской Федерации
Пермский Национальный Исследовательский Политехнический Университет
Кафедра МКМК
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Расчетно-пояснительная записка
Расчет элементов ферменно-стержневой конструкции
Студент Ибрагимова Л.Ф.
Руководитель проекта Аношкин А.Н.
Пермь, 2011
Введение
Данный курсовой проект содержит основы проектирования ферменно-стержневой конструкции. При проектировании конструкций ставится цель создать конструкцию, которая, будучи надежной, в то же время была бы предельно легкой и экономной. Надежность обеспечивается тем, что каждому элементу придают такие размеры, при которых максимальное рабочее напряжение в нем будет в определенной степени меньше напряжения, вызывающего потерю прочности этим элементом.
Основная часть
Исходные данные
1. Постановка задачи
Определение размеров поперечных сечений элемента конструкции при известных рабочих нагрузках и материале (допускаемых напряжений). Расчет упругих характеристик слоистого композита по заданным характеристикам слоя.
2. Исходные материалы
· Углепластик
3. Физико-механические свойства материалов
· Плотность
Углепластик г =
· Модуль упругости при растяжении вдоль волокон
= 125 ГПа
· Модуль упругости при растяжении поперек волокон
Е2 = 7 ГПа
· Модуль сдвига в плоскости
G12 = 5.4 ГПа
G13 = 5.4 ГПа
G23 =3 ГПа
· Коэффициент Пуассона
н12 = 0,25
н13= 0.26
н23= 0.272
· Сила действующая на конструкцию
F = 1000 Н
4. Геометрические размеры
· Длина стержней
L1= 1000 мм
L2=1000 мм
· Диаметр стержней
dвнутр = 20 мм
· Схема армирования
+15/-15/+15/-15
· Толщина слоя:
д = 0,25 мм
Теоретическая часть
Модель конструкции
Данная конструкция состоит из двух стержней круглого поперечного сечения, где внутренний диаметр равен 10 мм (внешний диаметр необходимо найти). Две стержни имеют жесткую заделку и под углом 45 градусов они жестко закреплены друг к другу. На эту конструкцию действует поперечная сила равная 100 кг, приложенная в соединении двух стержней.
Стержень фермы представляет собой слоистый композиционный материал, армированный прямыми волокнами. Материалом армирования является углепластик.
Требования, предъявляемые к исходным материалам:
· низкая плотность
· высокая удельная прочность
· высокая удельная жесткость
По сочетанию прочности и модуля упругости армированные ПКМ с однонаправленной ориентацией волокон существенно превосходят все современные металлические конструкционные материалы. Эти преимущества оказываются тем более значительными, если принять во внимание низкую плотность ПКМ (1300.2000 кг/м3). Основной особенностью армированных пластиков является ярко выраженная анизотропия их механических свойств, определяемая ориентацией волокон в матрице в одном или нескольких направлениях. Выбор ориентации обусловливается распределением напряжений в элементах конструкций. Это дает возможность оптимизировать структуру материала по весовым характеристикам, что позволяет создавать конструкции с минимизированной материалоемкостью. стержневой конструкция гук композит
Углеродные волокна нашли широкое применение в конструкциях, которые должны иметь ограниченный вес. Среди всех армированных пластмасс углепластики обладают наиболее высокими стойкостью к усталостным испытаниям и долговечностью. Углепластики плохо пропускают рентгеновские лучи. Они имеют очень низкий коэффициент линейного расширения и оказываются наиболее подходящими для конструирования космических аппаратов, подвергающихся значительным перепадам температур между солнечной и теневой сторонами.
Слоистая структура армированных пластиков дает возможность в широком диапазоне варьировать механические свойства этих материалов.
Расчетная часть
расчет упругих характеристик слоистого композита (стержня) по заданным упругим характеристикам слоя.
Закон Гука устанавливает функциональную зависимость между напряжениями и деформациями. Напряжения и деформации являются физическими величинами, которые можно классифицировать как тензоры второго ранга.
, (1.1)
где уij - тензор напряжений
Cijmn - тензор упругости
еij - тензор деформаций.
Для ортотропного слоя, нагруженного в плоскости армирования 1-2 и для случая плоского напряженно-деформированного состояния закон деформирования выглядит следующим образом:
(1.2)
где
(1.3)
Составим матрицу Q1 для слоев по углом 150
Приведенные зависимости относятся к частному случаю, когда оси нагружения x и y совпадают с осями упругой симметрии ортотропного материала 1 и 2. В общем случае эти оси не совпадают, и уравнения состояния отдельных слоев должны быть трансформированы в произвольных осях по следующей схеме:
(1.4)
(1.5)
Матрица трансформации имеет следующий вид:
(1.6)
где m = cos(б) и n = sin(б)
матрица тансформации для б = 0
Матрица трансформации для б = 15
Матрица трансформации для б = -15
Используя зависимости (2), (4) и (5), уравнения состояния слоя в произвольных осях x и y можно записать в следующем виде:
(1.7)
Введем следующие обозначения
(1.8)
где Иj - относительная толщина слоя
Закон деформирования для пакета слоев:
(1.9)
(1.10)
, (Па)
Получаем выражения эффективных модулей характеристик слоистых материалов через упругие характеристики <Amn>, а следовательно, через соответствующие характеристики отдельных слоев:
Ex=111 ГПа
Ey=8.291
Gxy=24.17
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Анализ напряженно-деформированного состояния элементов стержневой статически неопределимой системы. Определение геометрических соотношений из условия совместности деформаций элементов конструкции. Расчет балки на прочность, усилий в стержнях конструкции.
курсовая работа [303,5 K], добавлен 09.11.2016Характеристика сплава отливки. Анализ технологичности конструкции детали. Обоснование выбора формовочной и стержневой смеси для изготовления формы и стержней. Расчет литниково-питающей системы. Проверка правильности расчета продолжительности заливки.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 23.02.2016Исследование технико-производственных аспектов процесса изготовления отливки. Выбор марки сплава. Оценка технологичности детали. Чертеж отливки и разработка конструкции модели. Состав формовочной и стержневой смеси. Расчет элементов литниковой системы.
курсовая работа [226,1 K], добавлен 25.01.2010Способ соединения основных элементов конструкции. Определение эксплуатационных и расчетных нагрузок на режиме посадки. Расчет на прочность сечения между первым и вторым шпангоутом. Подбор и прочностной расчет соединений элементов конструкции агрегата.
курсовая работа [973,6 K], добавлен 10.03.2023Построение эпюр нормальных и перерезывающих сил, изгибающих и крутящих моментов для пространственной конструкции. Расчет напряжение и определение размеров поперечных сечений стержней. Применение формулы Журавского для определения касательного напряжения.
курсовая работа [364,5 K], добавлен 22.12.2011Расчет реакции опор и давление в промежуточном шарнире составной конструкции. Определение системы уравновешивающихся сил, приложенных ко всей конструкции. Уравнение равновесия для правой части конструкции. Оформление полученных результатов в виде таблицы.
контрольная работа [157,9 K], добавлен 19.05.2012Построение эпюр нормальных и поперечных сил, изгибающих и крутящих моментов. Напряжения при кручении. Расчет напряжений и определение размеров поперечных стержней. Выбор трубчатого профиля стержня, как наиболее экономичного с точки зрения металлоёмкости.
контрольная работа [116,5 K], добавлен 07.11.2012Описание сварной конструкции с анализом ее технологичности. Характеристики свариваемого материала. Способ изготовления заготовки и подготовка кромок. Выбор сборочно-сварочного оборудования. Меры борьбы со сварочными напряжениями и деформациями.
контрольная работа [37,6 K], добавлен 15.03.2011Проектирование универсально-сборного станочного приспособления. Описание конструкции вспомогательного инструмента. Расчет точности элементов приспособления. Расчет сил резания, усилия зажима и зажимного механизма. Описание конструкции приспособления.
курсовая работа [121,4 K], добавлен 18.08.2009Внутренние усилия пространственных систем. Опоры систем и их реакции. Расчет пространственных рам методом сил. Метод разложения на плоские фермы. Кинематический анализ пространственных систем. Определение перемещений пространственной стержневой системы.
лекция [80,7 K], добавлен 24.05.2014Обзор модных тенденций в текстиле на предстоящий сезон. Расчет и построение базовой и модельной конструкции женского платья. Проверка конструкции макетным способом. Проектирование конструкторской документации и спецификация лекал деталей изделия.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 28.07.2013Анализ энергоносителей при выпечке. Способы передачи теплоты от нагревательных элементов к продукту. Описание конструкции и электрической схемы шкафа. Расчет основных теплотехнических и эксплуатационных характеристик аппарата. Модернизация узлов аппарата.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 23.09.2011Технические требования к литым деталям, разработка чертежа отливки и назначение припусков на механическую обработку. Проектирование литниковой системы и песчаной формы. Выбор состава формовочной и стержневой смеси. Процесс вакуумно-пленочной формовки.
контрольная работа [299,0 K], добавлен 15.03.2012Измерение конструктивных элементов и основных углов метчика. Изучение и исследование элементов резьбы комплекта машинно-ручных метчиков со шлифованным профилем, их точности и распределение нагрузки. Особенности изучения конструкции и геометрии метчиков.
лабораторная работа [249,3 K], добавлен 12.10.2013Требования к способам и технологии сварки. Процесс проектирования конструкции балки: подбор стали, определение из условия прочности сечения профилей. Расчет расхода сварочного материала. Основные правила техники безопасности при проведении работ.
курсовая работа [545,5 K], добавлен 03.04.2011Разработка определенного плана действий по проектированию конструкции и разработке технологии производства шкафа для белья. Характеристика конструкции: декоративно-художественные требования и назначение. Расчет основных и вспомогательных материалов.
курсовая работа [48,1 K], добавлен 06.01.2011Характеристика сплава отливки. Анализ технологичности конструкции детали. Разработка чертежей детали, стержневого ящика, монтажа моделей верха и низа на модельной плите и формы в сборе. Расчет продолжительности затвердевания и охлаждения отливки в форме.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 01.04.2013Описание конструкции теплообменной установки и обоснование его выбора. Технологический расчет выбранной конструкции аппарата. Механический расчет его элементов. Расчет теплового потока и расхода хладоагента. Гидравлический расчет контактных устройств.
курсовая работа [790,0 K], добавлен 21.03.2010Назначение конструкции детали. Определение типа производства, обоснование. Количественный, качественный анализ технологичности конструкции. Расчет технической нормы времени. Описание, принцип работы тисков с пневмозажимом. Приспособление для контроля.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 10.04.2012Определение физико-механических характеристик (ФМХ) конструкции: подкрепляющих элементов, стенок и обшивок. Расчет внутренних силовых факторов, геометрических и жесткостных характеристик сечения. Расчет устойчивости многозамкнутого тонкостенного стержня.
курсовая работа [8,3 M], добавлен 27.05.2012
