Разработка расчетных методов определения напряженно-деформированного состояния крановых металлоконструкций с учетом технологии (1026078)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописи УДК 621.36.078.62 Понитаев Александр Анатольевич разработка расчетных методов определения напряженно-деформированного состояния крановых металлоконструкций с учетом технологии нш отселения Специальность 05.05.04 — Дорожные„строительные и подъемно-транспортные машины. Автореферат диссертации на соискание у жной степени кандидата технических наук ф' Москва — 2002 Работа выполнена в Московском ордена Ленина, ордена Октябрьской революции и ордена Трудового Красного Знамени государственном техническом университете имени Н.Э. Баумана.

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор Вершинский А.В. Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Ряхин В.А. кандида~ технических наук Егоров П.Н. Ведущая организация — Карачаровский механический завод 1Москва) 3 ~ *р * «К» ~ 2002 сов на заседании Диссертационного Совета Д 212.141.07 в Московском государственном техническом университете имени Н.Э.

Баумана по адресу: 107005, г. Москва, 2-ая Бауманская ул., д. 5. Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим выслать по указанному адресу. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э. Бау- мана. Телефон для справок 263-68-40.

2002 г. Автореферат разослан «» Ученый секретарь Диссертационно Совета доктор технических наук отиев Г.О. Общая характеристика работы Актуальность темы. Одним из наиболее ответственных узлов, которые определяют стоимость, массу и надежность крана, является его металлоконструкция (МК). Проектирование современных крановых МК, отвечающих всем требованиям безопасной эксплуатации, связано с повышением их технологичности и несущей способности. Подавляющее большинство крановых металлических конструкций изготавливается с использованием сварки. Наряду с большим числом преимуществ (экономия материалов, высокая производительность труда), сварка сопровождается возникновением остаточных сварочных напряжений и деформаций. В ряде случаев остаточные напряжения оказывают отрицательное влияние на прочность, жесткость и коррозиониую стойкость МК. Согласно анализу случаев хрупких разрушений подъемно-транспортных машин (ПТМ), очагами возникновения хрупких трещин часто служат места концентрации сварочных напряжений.

Кроме того, остаточные деформации часто выходят за пределы допустимых отклонений и искажают проектные формы конструкций, что требует последующей трудоемкой правки, Восстановление проектных размеров и форм сварных металлоконструкций требует больших затрат труда и не всегда может быть успешно осуществлено. В ряде случаев искажения конструкции настолько велики, что изделие идет в брак. Полностью исключить появление сварочных напряжений и деформаций невозможно, однако, их негативное воздействие на несущую способность металлоконструкций можно значительно снизить, управляя ими при проектировании и изготовлении. Учет напряженно-деформированного состояния (НДС) узлов н соединений сварных крановых конструкций позволяет объективно оценивать влияние остаточных напряжений и остаточных деформаций (ОН и ОД) на несущую способность (прочность, устойчивость) изделий, обоснованно применять методы регулирования и устранения ОН и ОД, разрабатывать конструктивно-технологические мероприятия, направленные на формировании в МК более благоприятных полей остаточных напряжений и деформаций.

Оценка несущей способности элементов конструкции может базироваться на расчетном или экспериментальном изучении напряженно-деформированного состояния иэделия. Большой практический интерес представляет разработка расчетных методов численного определения напряженно-деформированного состояния металлоконструкции. Используемые в настоящее время методы не позволяют полностью учесть все особенности топологии крановых металлоконструкций и все технологические факторы, влияющие на несущую способность. Кроме того, наличие такого универсального, с точки зрения практического многообразия подлежащих анализу видов конструкций и возможности поэтапного моделирования технологии изготовления металлоконструкции, метода могло бы существенно упростить расчет крановых МК, позволив, не 1 уменьшая показателей надежности, понизить их металлоемкость, а значит н себестоимость.

Вследствие вышесказанного задача разработки методов численного анализа НДС металлоконструкций ПТМ, направленных на усовершенствование нх проектирования н изготовления, является в настоящее время актуальной задачей. Целью диссертации является совершенствование и развитие методов численного анализа напряженно-деформированного состояния узлов крановых металлоконструкций различной топологии с учетом технологии их изготовления.

Методы исследовании. При проведении теоретических и численных исследований используются: расчетные методы строительной механики; метод конечных элементов; квадратура Гаусса-Лежандра для численного интегрирования; численные методы решения больших разреженных систем уравнений (например, профильный метод); метод начальных напряжений; итерационные методы; теория теплопроводности; теория неизотермического пластического течения; теория малых упругопластичес ких деформаций. Научная новизна. Разработана расчетная методика и создан программный продукт для численного анализа полей остаточных сварочных напряжений и деформаций в пространственных (трехмерных) сварных узлах крановых металлоконструкций различной топологии, позволяющие: произвести моделирование температурного нагружения узла в процессе его формирования при изготовлении; учесть при анализе: !.

упругопластический характер зависимости между напряжениями и деформациями; 2. изменение упругих и теплофизических характеристик материала от температуры; 3. особенности расположения исследуемого узла в ферменной металлоконструкции (оценить влияние соседних узлов и топологии их соединения друг с другом на НДС сварного узла); 4. последовательность технологических этапов изготовления (например, прихваток, изменения топологии узла в процессе сварки). Разработан универсальный метод, позволяющий осуществлять автоматизированное создание конечно-элементной модели пространственного узла крановой металлоконструкции сложной геометрии на основе тетраэдрального конечного элемента.

Метод позволяет существенно расширить круг задач по определению НДС узлов металлоконструкций, а также в 3-4 раза сократить время, необходимое на создание конечно-элементных моделей. Обоснованы и разработаны атгоритмы с созданием программных продуктов, позволяющих представлять получаемые результаты в графическом виде. Для выявления факторов, оказывающих влияние на напряженно-деформированное состояние узлов подъемно-транспортных машин, проведены исследования НДС ферменных и листовых сварных узлов крановых металлоконструкций, выполненных из 2 различных сталей.

В частности, для ферменных конструкций: исследовано перераспределение ОН и ОД после приложения и снятия эксплуатационных нагрузок; оценено влияние на НДС сварных узлов: линейной жесткости стержней, формирующих эти узлы; материала, из которого изготавливается МК; определено возможное понижение несущей способности стержней крановых ферм, вследствие их геометрических искажений под действием технологических напряжений и деформаций. Проведено моделирование процесса изготовления ряда пространственных ферменных узлов с учетом всех технологических этапов их изготовления.

Практическая ценность работы. Возможность проведения с помощью предложенной в работе методики численного анализа напряженно-деформированного состояния сложных сварных узлов металлических конструкций ПТМ позволяет еще на стадии разработки с учетом объемных полей остаточных напряжений и деформаций выбрать наиболее рациональную технологию изготовления и предусмотреть проведение конструктивно-технологических мероприятий, повышающих несущую способность изделий. Применение данной методики позволит сушественно упростить и ускорить проведение научно-исследовательских работ по разработке металлических конструкций подъемно-транспортных машин.

Представляет большой практический интерес использование методики в качестве одного из компонентов автоматизированного проектирования при создании новых, а также ремонте и диагностике уже сушествуюших крановых металлоконструкций. Достоверность полученных результатов подтверждается: высокой степенью геометрического соответствия исследуемых узлов и их конечно-элементных моделей; корректностью используемых при численном анализе допущений; сравнением результатов расчета по предлагаемой в работе методике с результатами теоретических и численных исследований, проведенных другими авторами; сопоставлением с результатами экспериментального исследования напряженно-деформированного состояния сварных узлов листовых крановых металлоконструкций.

Реализации результатов работы. Результаты численных исследований по методике, предложенной в настоящей работе, были использованы при проведении расчетов кранов; КМЭ-32ПО и КМЭММНО/5 на предприятии ЗАО «УК ОРМЕТО-ЮУМЗ» (Оренбургская обл., г. Орск); на предприятии ООО «Концерн «Все краны» (г. Москва). Основные результаты теоретических исследований, приведенные в диссертационной работе, используются при выполнении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, а также в учебном процессе кафедры «Подъемно-транспортные системы» МГТУ им.

Характеристики

Тип файла DJVU

Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.

Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.

Список файлов диссертации