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:
Опыт эксплуатации ВИКС на Донецкой железной дороге
Контроль контактной сети необходим для обнаружения на ранней стадии изменений ее состояния, обеспечения бесперебойного движения поездов и исключения возможности травмирования людей. При этом необходимо учитывать эксплуатационно-экономичес ...
Длина основных элементов кузова
Длина основных элементов кузова и подкузовных частей проектируемого магистрального тепловоза свзаны между собой уравнением габаритного баланса локомотива
nк · Iк + Iмаш + Iхол = nт · Iт + 2 · Iсв + Iмт
где Iк – длина кабины машиниста, м ...
Выбор и корректирование нормативной периодичности ТО и ресурсного пробега
Для расчета программы предварительного выбираем нормативные значения пробегов подвижного состава до ТО-1 и ТО-2, которые установлены для 1 категории эксплуатации, базовых моделей автомобилей и умеренного климатического района (табл. 1).
...
