Розрахунок міцності жорсткого дорожнього одягу з врахуванням нагрівних шарів
Вимоги до дорожніх та аеродромних покрить. Розрахунок міцності та трищіностійкості багатошарових плит на пружній основі. Застосування спеціального електропровідного композитного матеріалу на основі бетонної матриці, армованої вуглецевими волокнами.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 02.10.2018 |
| Размер файла | 289,1 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://allbest.ru
УДК 539.3
Розрахунок міцності жорсткого дорожнього одягу з врахуванням нагрівних шарів
Володько О.В.
Серед вимог, які висуваються до дорожнього та аеродромного одягу важливим є міцність конструкції та безпечність її в експлуатації, особливо в зимовий період [1]. дорожній покриття плита композитний
Як варіант забезпечення безпечності дорожньої конструкції та один з методів боротьби зі слизькістю та ожеледицею на покритті є розробка конструкції дорожнього одягу, що підігрівається. Враховуючи те, що методика розрахунку такого одягу практично не висвітлена, дослідження в цьому напрямку є актуальними.
Ефективним методом нагріву дорожнього одягу є застосування спеціального електропровідного композитного матеріалу на основі бетонної матриці, армованої вуглецевими волокнами - фібрами, так званого „фібробетелу” [2]. Такий матеріал і був використаний для створення поверхневих нагрівних шарів жорсткого дорожнього покриття.
На основі теплового розрахунку встановлена можливість нагріву сконструйованого, як варіант чотирьохшарового пакету, який накриває цементобетонну плиту дорожнього одягу (рис.1) і забезпечує температуру на поверхні пакету = +( 2-3) 0C при температурі зовнішнього середовища нижче 20 0С.
В даній роботі розглядається розрахунок міцності жорсткого дорожнього одягу з врахуванням нагрівних шарів. При цьому за базову прийнята методика, що висвітлюється в роботах [3,4], де ця задача розв'язується методом скінчених різниць. Дорожній одяг розглядається як багатошарова плита на пружній основі, деформативні властивості якої враховуються моделлю Вінклера.
Оскільки діаметр штампу від колеса розрахункового автомобіля досить малий( d=0,3 м) у порівнянні з розмірами плити, тому, фактично, задача зводиться до розрахунку плити великих (нескінченних) розмірів за вісесиметричною схемою.
Рис.1. Конструкція пакету дорожнього одягу:1 - середньозернистий асфальтобетон, h=0,06м, Е=0,2 •104 МПа, = 0,25; 2 -електропровідний фібробетон, h=0,05м, Е=268 МПа, = 0,25; 3 - сітка з вуглецевих волокон, h =0,005м, Е=0,1•104 МПа, = 0,25; 4- термоізоляція, h=0,03м, Е=12 МПа, = 0,25; 5 - цементобетонна плита В20, h =0,24м, Е=2• 104 МПа, = 0,15; 6-пружня основа з коефіцієнтом К=150 МПа/м
Тиск на поверхню одягу від штампу становить q=0,8 МПа. Положення нейтральної поверхні відносно верхньої площини визначена за формулами :
; ; (1)
де: відстані від верхньої площини до середини площини шару к.
Циліндрична жорсткість одягу визначається формулою:
, (2)
де: - циліндрична жорсткість шарів, м;
- жорсткість шарів на розтяг, МН/м;
Ск - координата серединної площини шару к відносно нейтральної поверхні.
Нейтральна поверхня розташована в шарі 5 на відстані 0,2584м від поверхні. Отримані наступні результати (таблиця 1):
Таблиця 1
|
Жорсткість шарів на розтяг,МH/м |
Відстані від верхньої площини, м |
Циліндрична жорсткість, МН•м |
|
|
B1=128,0000 |
d1=0,0300 |
D1=0,038400 |
|
|
B2=14,2933 |
d2=0,0850 |
D2=0,002978 |
|
|
B3=5,3333 |
d3=0,1125 |
D3=0,000011 |
|
|
B4=0,3840 |
d4=0,1300 |
D4=0,000029 |
|
|
B5=4092,0716 |
d5=0,2650 |
D5=23,570332 |
|
|
Жорсткість пакету одягу D = 31,0526 МН•м |
Рис.2. Розрахункова схема сітки
Для визначення прогинів плити (Wi) згідно розрахункової схеми, наведеної на рис.2, була сформована і розв'язана система скінченно-різницевих рівнянь, матриця якої має наступний вигляд (таблиця 2):
Таблиця 2
|
W0 |
W1 |
W2 |
W3 |
W4 |
W5 |
W6 |
W7 |
W8 |
W9 |
Lo (м) |
||
|
0 |
22,0391 |
-24 |
2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3,61•10-4 |
|
|
1 |
-9 |
10,6641 |
-2 |
0,375 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
2 |
1,875 |
-5 |
5,5391 |
-3 |
0,625 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
3 |
0 |
1,45833 |
-4,6666 |
5,8516 |
-3,3333 |
0,72916 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
4 |
0 |
0 |
1,3125 |
-4,5 |
5,9391 |
-3,5 |
0,7875 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
5 |
0 |
0 |
0 |
1,2375 |
-4,4 |
5,9766 |
-3,6 |
0,825 |
0 |
0 |
0 |
|
|
6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,1916 |
-4,3333 |
5.9962 |
-3,6666 |
0,8511 |
0 |
0 |
|
|
7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,16071 |
-4,2857 |
6,0078 |
-3,7142 |
0,8705 |
0 |
|
|
8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,13839 |
-4,25 |
6,0153 |
-3,75 |
0 |
|
|
9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,12152 |
-4,2222 |
5,7370 |
0 |
Права частина матриці розраховувалась за формулою:
( 3)
Отримані наступні значення прогинів:
|
Значення прогинів,м |
||||||||||
|
w0 |
w1 |
w2 |
w3 |
w4 |
w5 |
w6 |
w7 |
w8 |
w9 |
|
|
1,754•10-4 |
1,72•10-4 |
1,5•10-4 |
1,16•10-4 |
0,8•10-4 |
0,4•10-4 |
0,2•10-4 |
0,08•10-4 |
0,07•10-4 |
-0,01•10-4 |
Епюра напружень по товщині дорожнього одягу під центром сліду колеса зображена на рис.3.
Рис. 3. Епюра напружень () по товщині дорожнього одягу
Висновки
1. Міцність дорожнього одягу обумовлюється найбільшими розтягуючими напруженнями у цементобетонній плиті, які визначають її трищіностійкість.
Максимальні напруження, що виникають в дорожньому одягу складають .
Розрахунковий опір на розтяг бетону класу В20 становить Rp=1,5 МПа.
Отже, міцність дорожнього одягу забезпечена.
2. Рекомендується подальший розвиток даної методики для розрахунку дорожніх та аеродромних покрить.
Робота виконана під керівництвом д.т.н., професора В.Г. Піскунова
Література
1. П-Г.1-218-113-97. Технічні правила ремонту та утримання автомобільних доріг загального користування України.
2. В.Г. Пискунов, О.В. Володько, А.И. Порхунов. Композитные материалы для строительства подогреваемых покритий дорог и взлетно-посадочных полос аэродроов.: Рига „Механіка комозитніх материалов”,2008,Т44.№3,с.317-326.
3. В.Г. Пискунов, В.В. Вериженко. Линейные и нелинейные задачи расчета слоистых конструкций: Киев «Будівельник», 1986, с. 150-152.
4. Опір матеріалів з основами теорії пружності й пластичності /за ред.проф.В.Г. Піскунова/ К „Вища школа”, 1995, с.92-108.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проектувальний розрахунок вісі барабана: вибір матеріалу і допустимих напружень на вигин. Визначення опорних реакцій і згинальних моментів. Розрахунок запасу циклічної міцності вісі; вибір підшипників. Розробка вузла кріплення канату крана до барабана.
контрольная работа [726,7 K], добавлен 04.08.2015Характеристика, хімічний склад та механічні властивості матеріалу деталі "Фланець". Технологічний процес обробки пристрою. Розгляд призначення та принципу дії верстатного пристосування для свердління отворів. Розрахунок сили затискання та міцності різі.
курсовая работа [305,7 K], добавлен 04.07.2010Оптимізація лопатки компресора по газодинамічним показникам і показникам міцності, з використанням односторонньої передачі даних. Розрахунок граничних умов. Вибір матеріалу - титанового сплаву. Розрахунок газодинаміки робочого колеса в програмі ANSYS CFX.
курсовая работа [4,8 M], добавлен 24.03.2013Перемішуючий пристрій, призначення і область застосування. Опис конструкції та можливі несправності при роботі пристрою. Вибір конструкції апарату та його розмірів. Розрахунок потужності та міцності перемішуючого пристрою. Розрахунок фланцевого з’єднання.
курсовая работа [503,1 K], добавлен 19.08.2012Конструктивні розміри корпуса редуктора. Розрахунок кінематичних і енергосилових параметрів на валах привода. Перевірка міцності шпонкових з’єднань. Вибір матеріалів для змащування та опис системи змащування зачеплення. Уточнений розрахунок валів.
курсовая работа [1002,6 K], добавлен 17.04.2015Енергокінематичний розрахунок приводу конвеєра. Ескізне компонування редуктора. Розрахунок закритої циліндричної зубчастої передачі. Конструювання вала та перевірка його міцності на згин і кручення. Розрахунок підшипників кочення, шпонкових з’єднанань.
курсовая работа [706,8 K], добавлен 29.03.2011Розрахунок настилу та балок настилу. Перевірка міцності підібраного перерізу головної балки за нормальними напруженнями та зміна перерізу по довжині. Монтажний стик головної балки, його розрахунок за допомогою зварювання. Вибір розрахункової схеми колони.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 16.03.2012Будова та принцип роботи кожухотрубного теплообмінного апарата. Тепловий розрахунок теплообмінника, геометричних розмірів кожуха, днища, фланця. Перевірка міцності і герметичності з’єднань. Способи розміщення та закріплення труб у теплообміннику.
курсовая работа [581,9 K], добавлен 15.01.2014Розрахунок кінематичних і силових параметрів приводу. Перевірка міцності зубів черв'ячного колеса на вигин. Попередній розрахунок валів редуктора, конструювання черв'яка та черв'ячного колеса. Визначення реакцій опор, розрахунок і перевірка підшипників.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 17.11.2022Вибір системи електродвигуна, кінематичний і силовий розрахунок привода. Конструктивні розміри шестерні, колеса та корпусу редуктора, обчислення ланцюгової передачі. Визначення необхідної потужності електродвигуна, перевірка міцності шпонкових з'єднань.
курсовая работа [83,7 K], добавлен 24.12.2010Розрахунок діаметра гвинта та болтів, що кріплять прес до металевої основи. Обчислення зварного шву у основи стійки. Знаходження сили, діючої на один болт, з умови міцності на змяття. Принцип роботи пресу, види деформацій та критерії роботоспроможності.
контрольная работа [262,9 K], добавлен 24.10.2014Визначення коефіцієнту запасу міцності ланцюгів. Вибір електродвигуна поличного елеватора. Визначення зусилля натягу натяжного пристрою та розрахунок валів. Вибір підшипників по динамічній вантажопідйомності. Розрахунок шпоночних з’єднань та останова.
курсовая работа [983,9 K], добавлен 20.02.2013Розрахункові перерізи і навантаження. Розрахунок зведених навантажень, вибір опори колонного апарату на міцність та стійкість. Визначення товщини стінки, перевірка міцності корпуса, сполучення навантажень. Визначення періоду основного тону коливань.
курсовая работа [816,6 K], добавлен 19.04.2011Субмікрокристалічні та нанокристалічні матеріали на основі Fe і Cu. Методи підвищення міцності, отримання субмікро і нанокристлічних матеріалів. Вплив технологічних параметрів вакуумного осадження на формування структур конденсатів. Вимір мікротвердості.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 20.06.2011Кінематичний і силовий розрахунок передачі. Вибір матеріалу й визначення допустимих напружень. Перевірочний розрахунок зубців передачі на міцність. Конструктивна розробка й розрахунок валів. Підбір та розрахунок підшипників. Вибір змащення редуктора.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 08.01.2013Виготовлення шестірні, колеса. Розрахунок геометрії зубчатої передачі. Вибір матеріалу, розрахунок допустимих напружень для зубчастих коліс. Коефіцієнт безпеки для зубців з однорідною структурою матеріалу. Допустиме напруження на згин для зубців шестірні.
контрольная работа [165,2 K], добавлен 07.12.2010Ознайомлення з особливостями застосування круглопустотних плит перекриття. Визначення геометричних характеристик поперечного перетину. Розрахунок на утворення тріщин при дії зовнішніх навантажень. Аналіз попередньої напруги і зусилля обтиснення.
курсовая работа [725,5 K], добавлен 10.01.2022Переваги дисперсно-зміцнених композиційних матеріалів над традиційними сплавами. Розрахунок розміру часток по електронно-мікроскопічним знімкам. Структура бінарних дисперсно-зміцнених композитів на основі міді вакуумного походження у вихідному стані.
дипломная работа [6,3 M], добавлен 16.06.2011Стружкові плити: загальне поняття, класифікація. Переробка мірних заготовок на технологічну тріску. Процес приготування клею. Розрахунок сировини і матеріалів. Рекомендації з використання відходів. Вибір і розрахунок обладнання. Розрахунок площі складів.
курсовая работа [195,8 K], добавлен 05.06.2013Розробка режимів обтиснень і калібровки валків для прокатки на рейкобалковому стані круглої заготовки. Визначення температурно-швидкісних, енергосилових параметрів, продуктивності стану. Розрахунок міцності та деформації технологічного устаткування.
дипломная работа [891,7 K], добавлен 07.06.2014
