Расчет рам комбинированных машин на ЭВМ

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 631. 316.6 +631. 319. 2
РАСЧЕТ РАМ КОМБИНИРОВАННЫХ МАШИН НА ЭВМ
1Анутов Р.М., 2Котельников В.Я., 3Козявин А. А., 2Котельников А.В., 1Тищенко Д.Е.
1Грязинский культиваторный завод, Грязи-
2Юго-Западный госуниверситет, Курск, e-mail: rotor9090@mail. ru-
3ККГСХА, Курск
Дан методический синтез рамы и рабочих органов культиватора. Расчет рамы выполнен с помощью проектно-вычислительного комплекса SCAD. В основу расчета положен метод конечных элементов, с использованием в качестве основных неизвестных перемещений и поворотов узлов расчетной схемы.
Ключевые слова: культиваторы, методика и синтез конструирования
COMPUTER CALCULATION OF COMBINED MACHINES'- CHASSIS 1Anutov R.M., 2Kotelnikov V.Y., 3Kozyavin A.A., 2Kotelnikov A.V., 1Tishchenko D.E.
Gryazinsky cultivator plant, Gryazi-
2Southwestern State University, Kursk, e-mail: rotor9090@mcil. ru-
3KKGSKHA, Kursk
The article is about chassis' synthesis and working tools of cultivator. The calculation was performed with a frame design and computing complex SCAD. The calculation based on the method of finite elements, using as the main unknown displacement and rotation components design scheme.
Keywords: cultivators, method and synthesis of design
Расчет рамы нами выполнен с помощью проектно-вычислительного комплекса SCAD. Комплекс реализует конечноэлементное моделирование статических и динамических расчетных схем, проверку устойчивости, выбор невыгодных сочетаний усилий, подбор арматуры железобетонных конструкций, проверку несущей способности стальных конструкций. В представленной ниже пояснительной записке описаны лишь фактически использованные при расчетах названного объекта возможности комплекса SCAD.
В основу расчета положен метод конечных элементов, с использованием в качестве основных неизвестных перемещений и поворотов узлов расчетной схемы. В связи с этим, идеализация конструкции выполнена в форме, приспособленной к использованию этого метода, а именно: система представлена в виде набора тел стандартного типа (стержней, пластин, оболочек и т. д.), называемых конечными элементами и присоединенных к узлам.
Тип конечного элемента определяется его геометрической формой, правилами, определяющими зависимость между перемещениями узлов конечного элемента и узлов системы, физическим законом, определяющим зависимость между внутренними усилиями и внутренними перемещениями, и набором параметров (жесткостей), входящих в описание этого закона и др.
Узел в расчетной схеме метода перемещений представляется в виде абсолютно жесткого тела, бесконечно малых размеров. Положение узла в пространстве при дефор-
мациях системы определяется координатами центра и углами поворота трех осей, жестко связанных с узлом. Узел представлен как объект, обладающий шестью степенями свободы — тремя линейными смещениями и тремя углами поворота.
Все узлы и элементы расчетной схемы нумеруются. Номера, присвоенные им, следует трактовать только как имена, которые позволяют делать необходимые ссылки.
Основная система метода перемещений выбирается путем наложения в каждом узле всех связей, запрещающих любые узловые перемещения. Условия равенства нулю усилий в этих связях представляют собой разрешающие уравнения равновесия, а смещения указанных связей — основные неизвестные метода перемещений.
В общем случае в пространственных конструкциях в узле могут присутствовать все шесть перемещений:
1 — линейное перемещение вдоль оси X-
2 — линейное перемещение вдоль оси У-
3 — линейное перемещение вдоль оси Z-
4 — угол поворота с вектором вдоль оси X (поворот вокруг оси X) —
5 — угол поворота с вектором вдоль оси У (поворот вокруг оси У) —
6 — угол поворота с вектором вдоль оси 2 (поворот вокруг оси 2).
Нумерация перемещений в узле (степеней свободы), представленная выше, используется далее всюду без специальных оговорок, а также используются соответственно обозначения X, У, 2, их, иУ и и2 для обозначения величин соответствующих линейных перемещений и углов поворота.
12
¦ TECHNICAL SCIENCES ¦
В соответствии с идеологией метода конечных элементов, истинная форма поля перемещений внутри элемента (за исключением элементов стержневого типа) приближенно представлена различными упрощенными зависимостями. При этом погрешность в определении напряжений и деформаций имеет порядок (к/Ь)к, где к — максимальный шаг сетки- Ь — характерный размер области. Скорость уменьшения ошибки приближенного результата (скорость сходимости) определяется показателем степени к, который имеет разное значение для перемещений и различных компонент внутренних усилий (напряжений).
Расчетная схема
Системы координат. Для задания данных о расчетной схеме могут быть использованы различные системы координат, которые в дальнейшем преобразуются в декартовы. В дальнейшем для описания расчетной схемы используются следующие декартовы системы координат:
— глобальная правосторонняя система координат ХУ2, связанная с расчетной схемой-
— локальные правосторонние системы координат, связанные с каждым конечным элементом.
Тип схемы. Расчетная схема определена как система с признаком 5. Это означает, что рассматривается система общего вида, деформации которой и ее основные неизвестные представлены линейными перемещениями узловых точек вдоль осей X, У, 2 и поворотами вокруг этих осей.
Количественные характеристики расчетной схемы
Расчетная схема характеризуется следующими параметрами:
Количество узлов — 76.
Количество конечных элементов — 86.
Общее количество неизвестных перемещений и поворотов — 456.
Количество загружений — 1.
Количество комбинаций загруже-ний — 14.
Выбранный режим кинето-статического расчета. Статический расчет системы выполнен в линейной постановке.
Набор исходных данных. Детальное описание расчетной схемы содержится в документе «Исходные данные», где в табличной форме представлены сведения о расчетной схеме, содержащие координаты всех узлов, характеристики всех конечных элементов, условия примыкания конечных элементов к узлам и др.
Граничные условия. Возможные перемещения узлов конечно-элементной расчет-
ной схемы ограничены внешними связями, запрещающими некоторые из этих перемещений. Наличие таких связей помечено в таблице «Координаты и связи» описания исходных данных символом #.
Условия примыкания элементов к узлам. Точки примыкания конечного элемента к узлам (концевые сечения элементов) имеют одинаковые перемещения с указанными узлами.
Исключение составляют стержневые элементы, для которых предусмотрено наличие шарниров и/или ползунов, разрешающих угловые и/или линейные перемещения узлов и концевых сечений элементов относительно узлов расчетной схемы. Описание шарниров и ползунов приведено в таблице «Условия примыкания».
Характеристики использованных типов конечных элементов
В расчетную схему включены конечные элементы следующих типов. Стержневые конечные элементы, для которых предусмотрена работа по обычным правилам сопротивления материалов. Описание их напряженного состояния связано с местной системой координат, у которой ось XI ориентирована вдоль стержня, а оси У1 и 21 -вдоль главных осей инерции поперечного сечения.
Некоторые стержни присоединены к узлам через абсолютно жесткие вставки, с помощью которых учитываются эксцентриситеты узловых примыканий. Тогда ось XI ориентирована вдоль упругой части стержня, а оси У1 и 21 — вдоль главных осей инерции поперечного сечения упругой части стержня.
К стержневым конечным элементам рассматриваемой расчетной схемы относятся следующие типы элементов: элемент типа 5, который работает по пространственной схеме и воспринимает продольную силу N изгибающие моменты Му и Мг, поперечные силы Qz и Qy, а также крутящий момент Мк.
Результаты расчета
В настоящем отчете результаты расчета представлены выборочно. Вся полученная в результате расчета информация хранится в электронном виде.
Перемещения. Вычисленные значения линейных перемещений и поворотов узлов от загружений представлены в таблице результатов расчета «Перемещения узлов».
Правило знаков для перемещений принято таким, что линейные перемещения положительны, если они направлены в сторону возрастания соответствующей координаты, а углы поворота положительны, если
MODERN HIGH TECHNOLOGIES № 3, 2013
они соответствуют правилу правого винта (при взгляде от конца соответствующей оси к ее началу движение происходит против часовой стрелки).
Усилия и напряжения. Вычисленные значения усилий и напряжений в элементах от загружений представлены в таблице результатов расчета «Усилия/напряжения элементов».
Для стержневых элементов усилия по умолчанию выводятся в концевых сечениях упругой части (начальном и конечном) и в центре упругой части, а при наличии запроса пользователя и в промежуточных сечениях по длине упругой части стержня. Для пластинчатых, объемных, осесимметричных и оболочечных элементов напряжения выводятся в центре тяжести элемента и при наличии запроса пользователя в узлах элемента.
Правило знаков для усилий (напряжений). Правила знаков для усилий (напряжений) приняты следующими:
1) для стержневых элементов возможно наличие следующих усилий:
N — продольная сила-
МКР — крутящий момент-
момент с вектором
МУ — изгибающий вдоль оси У1-
QZ — перерезывающая сила в направлении оси 21, соответствующая моменту МУ-
М2 — изгибающий момент относительно оси 21-
QУ — перерезывающая сила в направлении оси У1, соответствующая моменту М2-
Я2 — отпор упругого основания-
2) положительные направления усилий в стержнях приняты следующими:
— для перерезывающих сил QZ и QУ — по направлениям соответствующих осей 21 и У1-
— для моментов МК, МУ, М2 — против часовой стрелки, если смотреть с конца соответствующей оси X!, У1, 21-
— положительная продольная сила N всегда растягивает стержень.
На рисунке показаны положительные направления внутренних усилий и моментов в сечении горизонтальных и наклонных (а), а также вертикальных (б) стержней.
Знаком «+» помечены растянутые, а знаком «-» — сжатые волокна поперечного сечения от воздействия положительных моментов М и М.
Суммарные значения приложенных нагрузок по нагружениям.
В протоколе решения задачи и эпюрах для каждого из нагружений даны значения суммарной узловой нагрузки, действующей на систему.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой