Главная Коллекция "Revolution" Производство и технологии Расчет напряженно-деформированного состояния плоской оболочки в ANSYS

Расчет напряженно-деформированного состояния плоской оболочки в ANSYS

Численные исследования методом конечных элементов напряженно-деформированного состояния плоской оболочки. Возможность моделирования армированных плоских оболочек с пересекающимися нитями корда плоскими радиально-направленными конечными элементами.

Рубрика Производство и технологии
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 29.10.2018
Размер файла 1,7 M
рефераты на заказ со скидкой

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/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет напряженно-деформированного состояния плоской оболочки в ANSYS

Муфты, входящие в привод различных машин и механизмов являются ответственными узлами, часто определяющими надежность и долговечность всей машины.

Высокоэластичные муфты с резинокордными оболочками в сравнении с традиционно применяемыми кулачковыми и пальцевыми упругими муфтами обеспечивают в эксплуатации компенсацию значительных смещений осей соединяемых валов и демпфирование всех видов колебаний.

Широко используемые в промышленности муфты с торообразными оболочками обладают рядом недостатков, основными из которых являются значительные осевые нагрузки на валы, обусловленные действием центробежных сил, сравнительно большие размеры по диаметру, невысокая нагрузочная способность и ограниченная частота вращения.

Рис. 1. Резинокордная оболочка для высокоэластичных муфт: номинальный крутящий момент 11 768 Нм; максимальный крутящий момент 35 304 Нм

напряженный деформированный армированный оболочка

Современному уровню требований во многом удовлетворяют муфты с резинокордными дисками (пластинами). Резинокордные плоские муфты (РКПМ) предназначены для передачи заданной величины крутящего момента между валами в различных механизмах и машинах (рис. 1). РКПМ эффективно воспринимают динамические и ударные нагрузки, допускают несоосность расположения валов. Высокоэластичные муфты находят широкое применение в технике: в приводах строительно-дорожных машин, прокатных станов, буровых станков и т.п. В частности, примером РКПМ является высокоэластичная муфта с резинокордным элементом (диском, пластиной, оболочкой) модели Н-327 (рис. 1), используемой в тяговых приводах тепловозов и электровозов ЭП1, ЭП10 [1].

Резинокордный элемент муфты выполнен в виде пластины с рабочей зоной толщиной 14 мм и двух бортов (наружного и внутреннего) толщиной 22 мм (рис. 2). Слои корда марки 23КНТС [2], симметрично расположенные относительно радиуса пластины, имеют два направления. Число слоёв корда одного направления равно 5. Нити корда, практически прямолинейные, составляют с радиусом острый угол, величина которого уменьшается от внутреннего диаметра к наружному диаметру пластины.

Рис. 2. Схема расположения нитей корда в оболочке

Конструкция резинокордного диска с перекрещивающимися смежными слоями нитей корда под углом 15 градусов, направленными от внутреннего к внешнему диаметрам диска, и способ сборки резинокордного диска защищены патентами Российской Федерации.

Для определения напряженно-деформированного состояния нагруженной муфты определим эквивалентные модули упругости в среде Ansys. На модель квадратного элемента муфты с перекрещенными нитями корда (рис. 3) накладываются нагружения в нормальных и касательных направлениях (рис. 4).

Рис. 3. Вырезанный объем материала муфты закроем корда под углом 15 градусов

Рис. 4. Схема нагрузки и деформация образца (в радиальном направлении относительно целой оболочки)

Из полученных результатов (рис. 4) получаем соответствующие эквивалентные модули растяжения и сдвига (табл. 1).

Таблица 1 Эквивалентные модули упругости муфты, Па

E1

E2

E3

G12

G13

G32

2.316•108

1.0•108

9.8•108

3•107

3•107

3•107

а) б)

Рис. 5. Конечно-элементная сетка оболочки: а - модель оболочки; б - модель одного слоя композита

Построим модель оболочки муфты (рис. 5), а композитную основу будем считать радиально направленной (рис. 6). Для создания модели поведения резинокордной плоской оболочки, нагруженной моментом, и получения значения деформаций по слоям будем использовать пакет Ansys CompositePrepPost. Поскольку Ansys CompositePrepPost производит расчеты исключительно в оболочках, в первую очередь создается плоский вырез ткани корда, соответствующий геометрическим размерам испытываемой полумуфты. Упругие свойства материала задаются на основании табл. 1, а направление свойств среды считается расходящимся радиально от центра оболочки (рис. 6).

Рис. 6. Направленная сетка конечных элементов

Интеграция полученной композитной модели с решателем StaticStructural Ansys позволяет получить зависимость крутящего момента от угла поворота муфты (рис. 7, рис. 8).

а)

б)

Рис. 7. Результаты расчета оболочки: а - деформация оболочки; б - напряжения в оболочке

а)

б)

Рис. 8. Зависимость крутящего момента от угла поворота муфты:

а - результат численных вычислений; б - сравнение с экспериментальными данными

Исходя из этих данных рис. 8 б, погрешность между результатами эксперимента [3] и результатами модели, где пересечение нитей корда учтено в модуле упругости, равна

.

Результаты данной работы показывают незначительное отклонение результатов расчета от экспериментальных данных. Использование данной методики расчета рекомендовано в качестве расчетов плоских оболочек, изготовленных из анизотропных материалов.

Библиографический список

напряженный деформированный армированный оболочка

1. Высокоэластичные муфты, ФГУП «НПП «Прогресс»», проспект. - URL: http://www.progress-omsk.ru/constructor.php? act=group2 (дата обращения: 20.11.2014).

2. ГОСТ 24221-94. Ткань кордная капроновая. Технические условия. - Минск: Межгосударственный совет по стандартизации метрологии и сертификации, 1996. - 16 с.

3. Динамическая нагруженность и надежность работы муфты тягового привода электровозов ЭП1М и ЭП10 [Текст]: отчет о НИР (заключ.) / ОАО Науч.-исслед. и констр.-технол. ин-т подвижного состава (ОАО «ВНИКТИ»); рук. Березин В.В.; исполн.: Соколов Ю.Н. [и др.]. - Коломна, 2009. - 82 с. - Библиогр.: с. 39. - №И-01-09.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены