Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1143923), страница 8

Файл №1143923 Диссертация (Анализ и оптимизация пневматического спасательного линеметательного устройства) 8 страницаДиссертация (1143923) страница 82019-06-23СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Норациональнее использовать подход с уравнениями Лагранжа, для которогодостаточно выражений потенциальной и кинетической энергии [13, 48].Потенциальная энергия деформации определяется равенствамиL  dO  2 sin   sds,22O0Eh  2h2 222 2 22 ll ll  .2(1   2 ) 12(3.2.7)где L – длина образующей. Сюда подставляем выражения (3.2.4).Реализуя вариационный подход Лагранжа-Ритца-Канторовича [13, 24],аппроксимируем перемещения:ul  q0 cos  q1s  q2 s 2 , un  q0 sin  q3s  q4 s 2   cos  sin  s  0  ul  qTU l ,U l ( s )   s 2  , un  qTU n ,U n ( s )   0  . 0  s  0  s2 (3.2.8)Пять коэффициентов аппроксимаций, составляющих столбец q , – неизвестныефункции времени.

Это обобщенные координаты оболочки как механическойупругой системы. Координата q0 – перемещение вершины конуса.По аппроксимациям (3.2.6) найдем деформации (3.2.4):  qT E , E ( s )   1U  ,U   U l sin  U n cos ,  l  qT l , l  U l,  q  ,    U sin   U  cos ,  l  q  l ,  l  U n .T1'n2TПодставив (3.2.7) в (3.2.5), получим потенциальную энергию(3.2.9)561  qT Cq,2 Eh sin L  Th2TTTTT C22  ll l  ll l  sds.1  2 0 12(3.2.10)с матрицей жесткости C .Далее найдем кинетическую энергию:L3h122Kul  un dO  3h sin   ul2  un2 sds  qT Mq,2 020LM  3h sin  U lU lT  U nU nT sds.(3.2.11)0Здесь 3 – плотность материала, M – матрица инерции.Определив кинетическую и потенциальную энергии, можно записатьуравнения Лагранжа в матричной форме: K  K  q   q  q  Mq  Cq  Q(t ).(3.2.12)Надо еще определить столбец обобщенных сил Q . Они находятся по виртуальнойработе нагрузок (на единицу площади) f : A   Qi qi  QT  q   f   udO.(3.2.13)OБудем считать, что ударная нагрузка P(t ) направлена по оси x «налево»(рис.

3.2) и равномерно распределена по окружности с координатой S0 . Тогдаработа A  P   ul cos   un sin   Q  t   P  t   Ul cos  U n sin .(3.2.14)Выведенная система ОДУ (3.2.12) решается численно посредством Mathcad[39] после записи ее в видеqv.1vMQCq(3.2.15)В случае ударной нагрузки P  t   J   t  , где J – ударный импульс (с дельтафункцией).

Тогда можно считать Q  0 , если принять начальные условия:57q(0)  0, (0)  J  M 1 (U l cos  U n sin ) S0 .(3.2.16)В расчете было принято: модуль Юнга композита Е  10 ГПа, коэффициентПуассона   0,25 , плотность 3  2000 кг/м3, толщина h  5 мм, длина L  70мм, координата места удара s0  3 см, ширина площадки контакта 0  1 мм.Для суждения о прочности надо определить напряжения. Как ужеотмечалось, они определяются так же, как и в пластине: h6 6, l  l  2 l ,2hh h(3.2.17)где   , l ,  , l – компоненты силового и моментного тензоров в оболочке.

Знакминус относится к «верхней» стороне оболочки (куда направлена нормаль n );знак плюс – к нижней. Силы и моменты в (3.2.17) определяются закономлинейной упругости:Eh;1  2Eh3  D(   l ), l  D( l   ), D .12(1   2 )   B(   l ),  l  B( l   ), B (3.2.18)Деформации здесь вычисляются по формулам (3.2.9).На рис. 3.3 – зависимости напряжений от времени. Напряжение  называется окружным, а  l – меридиональным.40Напряжение, МПаНапряжение, МПа4000-40-4000,3Время, мсОкружное напряжение сверху0,600,30,6Время, мсМеридиональное напряжение сверху588Напряжение.

МПаНапряжение, МПа300-300-800,30,60Время, мс0,30,6Время, мсОкружное напряжение снизуМеридиональное напряжение снизуРисунок. 3.3. Компоненты напряжений на сторонах оболочкиВидим, что напряжения не превосходят 40 МПа. Прочность колпака можетбыть обеспечена.3.3. Анализ напряженно-деформированного состояния деталей линемёта вSolidWorks SimulationОтдельной задачей оценки надежности линемёта типа «ИСТА-240»является определение значений максимальных напряжений в деталях прибора.Анализ конструкции, приведенный ранее, показал, что запорный элементбыстродействующего клапана находится в сложном деформированном состояниии наиболее подвержен риску разрушения.

В самом пусковом устройстве деталь,имеющая наименьшую толщину стенки, также подвержена разрушению. Такойдеталью является стакан.Поскольку практически все детали линемёта представляют собой телавращения и нагружены радиальным давлением, то принято решение о том, чтоанализ напряженно-деформированного состояния колпака и стакана, как наиболееответственных деталей клапана и пускового устройства, даст полную картинунадежности прибора.Для решения задачи напряженно-деформированного состояния былавыбрана инженерная программа конечно-элементного анализа SolidWorksSimulation.

Математической базой SolidWorks Simulation является численноерешение системы уравнений теории упругости в узлах конечных элементов и59аппроксимация непрерывной функцией между ними. Все задачи будутрассмотрены в линейной постановке.После нахождения перемещений в узлах каждого элемента рассчитываютсядеформации и напряжения, в том числе эквивалентные напряжения по критериюМизеса.Таким образом, анализ напряженно-деформированного состояния детали,выполняемый с помощью конечно-элементного расчета, разбивается на несколькоэтапов:построение твердотельной модели исследуемой детали;построение сетки конечных элементов;наложение граничных условий;решение системы уравнений теории упругости (проводится в программеавтоматически);анализ полученных результатов.Рассмотрим напряженно-деформированное состояние первой детали «Стакан»,эскиз которой представлен на рис.

3.4.Рисунок. 3.4. Эскиз детали «Стакан»Деталь представляет собой тело вращения. Материал детали алюминиевыйдеформируемый сплав Д16Т ГОСТ 4784-97.Схема нагружения детали представлена на рис. 3.5.60Рисунок. 3.5. Схема нагружения детали «Стакан»Нагружение цилиндра осуществляется только внутренним радиальнымдавлением величиной 6 МПа. Закрепление детали, т.е.

граничные условия –ограничение перемещений в резьбах М60х1,5 левой и правой частей.Пространственный элемент сетки – тетраэдральный, линейный (Draft qualitymesh), имеет 4 узла в вершинах (рис. 3.6) [2]. Применено высокое качество сетки с58811 элементами.Рисунок. 3.6. Сетка конечных элементов на детали «Стакан»В местах концентрации напряжений – в канавке для выхода резьбовогорезца, сетка конечных элементов значительно сгущена.Рисунок.

3.7. Поле эквивалентных напряжений по критерию Мизеса61Анализируя результаты расчетов, приходим к выводу, что максимальныенапряжения возникают в месте концентрации – в канавке для выхода резьбовогорезца – и составляют 70,9 МПа, что в 4,5 меньше предела текучести материала.Вне резьбы, на цилиндрической части детали напряжения составляют 35 – 38МПа. Следовательно, можно сделать вывод о том, что самая тонкостенная детальпускового устройства работоспособна.Перейдем к рассмотрению напряженно-деформированного состоянияколпака – запорного элемента быстродействующего клапана линемёта.Быстродействующийклапан,применяемыйвлинемёте,аналогиченклапанам, используемым в ударных трубах для создания ударной волны большоймощности.

Запорный элемент такого клапана работает в сложном напряженномсостоянии и подвержен значительным статическим и динамическим нагрузкам.Поскольку в процессе эксплуатации прибора были выявлены случаи разрушенияколпака в момент накачивания пускового устройства, то возникла необходимостьприменения конечно-элементного анализа на стадии проектирования детали.Колпак является деталью вращения (эскиз представлен на рис. 3.8),получаемой литьевым методом на станке автомате.Рисунок. 3.8.

Эскиз детали «Колпак»Материалисследуемойдетали–ацетальныйсополимер(ПОМ)сверхлегкотекучей марки С27021 для литья под давлением, применяемый дляизготовления прецизионных изделий.62Перспективным материалом для изготовления колпака является ПОМ,армированный стеклянными микросферами, марки С27021 GV 3/30, особостойкийккороблению иобладающийповышеннымитрещиностойкимисвойствами.Схема нагружения детали представлена на рис. 3.9.Рисунок. 3.9. Схема нагружения детали «Колпак»Поскольку деталь имеет повышенные требования к прочности, расчетыконечно-элементного анализа для колпака в программе SolidWorks Simulationпроизводились в два этапа:1.расчет колпака как отдельного элемента;2.расчет колпака в сборке сопрягаемых деталей быстродействующего клапаналинемёта.В качестве конечного элемента выбран параболический тетраэдральныйэлемент (High quality) с дополнительными узлами на ребрах.

Такой элементпозволяет более точно описать зону концентрации напряжений в переходеконической и цилиндрической частях за счет увеличения порядка аппроксимацийперемещений. Для сетки применено высокое качество с 53690 элементами.Рисунок. 3.10. Сетка конечных элементов на детали «Колпак»63Первый предварительный этап расчета колпака представляет собойпроектировочный расчет, основным выводом которого является получение поляэквивалентных напряжений и нахождение максимального значения напряжений.абРисунок.

3.11. Поле эквивалентных напряжений колпака по критерию Мизеса:а – внутренняя часть детали с концентратором напряжения;б – наружная часть деталиПроектировочныйрасчетпоказал,чтомаксимальныенапряжения,возникающие в запорном элементе клапана 59,27 МПа, не превышают пределатекучести, однако, значение их предельно велико.Проверочный расчет выполняется для сборки вместе с сопрягаемымидеталями колпака целиком.В конечно-элементном расчете дополнительно необходимо добавитьследующие детали:камера быстродействующего клапана:направляющая быстродействующего клапанаседло;ось;винт.В расчете сборки клапана линемёта конечным элементом являетсяпараболический тетраэдральный элемент (High quality). Применено высокоекачество сетки с 226531 элементами.64Схема нагружения сборки представлена на рис. 3.12.Рисунок.

Характеристики

Список файлов диссертации

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6489
Авторов
на СтудИзбе
303
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее