Дипломный проект - Технологический процесс сборки и сварки хребтовой балки / Исследовательская часть

Исследовательская часть

Анализ напряженного состояния обшивки боковых стен полувагона и определение оптимальных толщин листов обшивки.

Цель: 1)определить максимальные напряжения в панели обшивки от распора сыпучим грузом;

2)определить, из какого количества листов по высоте стены целесообразно делать обшивку, и какие должны быть толщины этих листов.

Критерием рационального варианта является минимальный собственный вес панели без стоек и без обвязок.

Ограничения: 1)рассмотреть одну панель между соседними стойками;

2)обшивка только из плоских листов, гофров нет.

Будем считать, что предел текучести σ_т =400МН/м² ;

[σ]=0,95*400=380МН/ м².

Методика исследования.

С помощью справочника «Расчет пластин» Вайнберга определить напряжения в различных точках панели по высоте стены.

Рассматриваем случай жесткого закрепления вертикальных кромок панели и шарнирного закрепления горизонтальных кромок.

Рис.1 Расчетная схема панели обшивки

По Вайнбергу максимальный изгибающий момент по высоте панели изменяется следующим образом:

1.В точке сверху на 1/4Н:

М_изг1=0,0205qB² =770,83

2.В точке на 1/2Н:

М_изг2=0,0392qB² =1473,98

3.В точке на 3/4Н сверху:

М_изг3=0,047qB²=1767,27

В-ширина панели, В=1,46м

q=900*9,8*2=17640 Н/м²

По формуле

найдем толщину

Построим график изменения толщин по высоте стены.

δ₁=3,48мм

δ₂=4,82мм

δ₃=5,28мм

Рис.2 График зависимостей изгибающих моментов от высоты стены

Рис.3 График зависимостей толщин от высоты стены

Рис.4 Рассмотренные варианты обшивки

F=10мм² F=9,88мм² F=9,43мм²

Рис.5 Полученные толщины различных вариантов обшивки

При 2х листах толщина верхнего листа 5,7 мм, нижнего 6,2 мм. Была учтена возможность коррозии обшивки. Для этого из Норм проектирования принималась скорость коррозии - 0,1мм/год, стойкость лакокрасочных покрытий - 0,5 года. Через 10 лет съеденная коррозией толщина обшивки:

Δt= 0,1*(10-0,5)= 0,95 мм

Эта величина прибавлялась к расчетной толщине обшивки и после этого определялся объем металла обшивки.

При 3х листах по высоте стены толщины с учетом коррозии получились равными: верхний лист – 4,4 мм; средний – 5,7 мм; нижний – 6,2 мм. При этом размеры листов по высоте стены следующие: верхний – 500 мм, средний – 500 мм, нижний 1000 мм. Оказалось, что металлоемкость варианта из 3х листов меньше, чем из 2х.

Отдельно исследовался вариант, когда в зоне максимальных напряжений введен продольный подкрепляющий элемент.

Рис. 4 Металлоемкость рассмотренных вариантов

Анализ результатов и выводы:

1) При использовании для обшивки стали повышенной прочности появляется возможность снизить металлоемкость обшивки. Металлоемкость рассмотренных вариантов показана на диаграмме.

2) При 2х листах обшивки по высоте стенки толщина верхнего листа с учетом коррозии 5,7 мм, нижнего – 6,2 мм, причем размер нижнего листа по высоте не равен 1/3 высоты.

3) Наиболее целесообразен вариант, в котором обшивка состоит из 3х листов и в зоне максимальных напряжений введен продольный подкрепляющий элемент.

4) Полученные результаты рекомендуются к использованию при курсовом и дипломном проектировании.

Выводы: анализ показал, что при изготовлении обшивки боковой стены из трех листов с толщиной верхнего листа 3,5 мм, среднего листа 4,8мм, нижнего листа высотой 1м с толщиной 5,3 мм металлоемкость обшивки боковой стены будет минимальной.

Содержание

лист

1. Цель исследования……………………...…………………...………..………3

2. Методика исследования……………………………………………………...3

3. Графики зависимостей………………………………………………….……4

4. Результаты исследования……………………………………………………7

5. Анализ результатов и выводы………………………………………………8