Расчет модернизированной крыши на прочность и устойчивость. Анализ результатов

Предел текучести для стали Ст3СП ГОСТ 16523-97 при толщине листов до 10 мм принимается: [σ]т = 255 МПа

Для первого расчетного режима при действие двух сил по 1 кН каждая, приложенных на площадке 0,25х0,25 м и приложенных на расстоянии 0,5 м друг от друга в любой части крыши допускаемые напряжения принимаются согласно «Нормам…» как при квазистатических нагрузках

[σ] = 0,95[σ]т=242,25 МПа

Для третьего расчетного режима, для всех элементов крыши допускаемые напряжения принимаются равными 155 МПа.

В соответствии с «Нормами…», для стали Ст3СП ГОСТ 16523-97 модуль упругости принимается равным 2,1·105 МПа, коэффициент Пуассона принимается равным 0,3.

Расчетная схема и принятые допущения

В соответствии с рекомендациями «Норм…» расчет производится методом конечных элементов, с использованием известного расчетного пакета ANSYS, версия 13.0.

Для расчета используется стержневая конечно-элементная модель.

Для описания подкрепляющих и несущих элементов конструкции крыши были использованы треузловые конечные элементы типа BEAM189. Для описания обшивки крыши были использованы элементы типа SHELL181.

Конечно-элементная модель включает 3895 конечных элементов и 9884 узлов.

Конечно-элементная модель показана на рисунке 36.

Рисунок 36 − Конечно элементная модель крыши

Расчет напряжений и оценка прочности

Согласно «Нормам…» крыша рассчитывается на прочности и устойчивость при действие двух сил по 1 кН каждая, приложенных на площадке 0,25х0,25 м на расстоянии 0,5 м друг от друга в любой части крыши и дополнительно рассчитывается при третьем режиме (как наиболее опасном).

При расчете по третьему расчетному режиму принимается следующее сочетание нагрузок действующих на крышу:

− сила тяжести крыши;

− вертикальная динамическая сила, определяется умножением силы тяжести крыши на коэффициент вертикальной динамики, для кузова вагона.

Схема приложения нагрузок к крыше показана на рисунке 37.

Рисунок 37 – Схема приложения нагрузок при первом режиме

Рисунок 38 – Схема приложения нагрузок при третьем режиме

В результате расчета были получены напряженные состояния крыши от действия рассматриваемых сил.

Распределение эквивалентных напряжений по Мизесу показано на рисунках 39-40.

а)

б)

в)

г)

д)

е)

Рисунок 39 − Распределение эквивалентных напряжений при первом режиме а), б), в) для металлической крыши; г), д), е) для стеклопластиковой крыши

Рисунок 40 − Распределение эквивалентных напряжений при третьем режиме а), б) для металлической крыши; в), г) для стеклопластиковой крыши

Максимальные эквивалентные напряжения в крыши при действии двух сил по 1 кН каждая, приложенных на площадке 0,25х0,25 м на расстоянии 0,5 м не превышает допускаемые напряжения. Максимальные эквивалентные напряжения в крыши для третьего режима не превышают допускаемого напряжения. Также в каркасе крыши, выполненном из стали, так же возникают напряжения, в некоторых режимах они максимальные в конструкции, но они так же в пределах допустимого.

Популярные материалы:

Построение графиков машиноиспользования
График машиноиспользования строится для каждой выбранной марки грузового автомобиля По горизонтальной оси откладываем календарное время в месяцах от января до декабря, разделенных на пятидневки. Для каждой операции по оси абсцисс отклады ...

Проектирование гасителя колебаний исходя из требуемого значения коэффициента относительного трения
Для центрального рессорного подвешивания будем проектировать гаситель колебаний аналогичный гасителю тележки модели 18-578. Проектируемую тележку будут подкатывать под вагон (модель 12 –132) грузоподъемностью (Р) 69,5 тс (695 кН), тарой ...

Рекорды иностранной авиации
После перелета Алкока и Брауна американец Французского происхождения Раймон Орте учредил приз в 25000 долларов тому, кто первым без посадки долетит из Нью-Йорка до Парижа или из Парижа до Нью-Йорка. В 1927 году борьба за приз Орте перешла ...