6.3. Проверка напряжений (расчет по предельному

СОСТОЯНИЮ ПЕРВОЙ ГРУППЫ)

Прочность нижнего растянутого пояса по максимальным нормальным напряжениям у свободного края кромки проверяется по формуле (9).

Предельное кромочное напряжение, суммирующееся в крайнем нижнем волокне (точка m см. рис. 5) с растягивающим напряжением общего изгиба, вычисляется по формуле:

где поправочные коэффициенты, зависящие от типа профиля балки и наличия усиления. Для неусиленных двутавров ;

К₁, К₃ - коэффициенты, определяемые по графику (рис. 6) в функции:

,

где с₁ – расстояние точки контакта тали с полкой от кромки (рис. 7). Величину с₁ принимают равной 12, 14, 16 мм при грузоподъемности тали соответственно 1. 2 , 3 и 3,2 т;

,

где а₁ - величина свеса полки;

b – ширина полки двутавра;

t_ш – толщина стенки;

R_y – расчетное сопротивление тали (таблица 2 приложение 1);

γ_с – коэффициент условий работы (γ_с =1).

Для усиленных двутавров при расчете полок на местный изгиб расчетную толщину полок определяют с учетом толщины усиливающей полосы , а поправочные коэффициенты принимают .

Касательные напряжения в стенке двутавра имеют небольшую величину, поэтому их можно не проверять.

Если подобранный по усилию жесткости двутавр не будет удовлетворять условиям прочности, принимают более мощный профиль, а если это недопустимо по условию проходимости тали, то делают усиление подобранного двутавра наваркой листов и повторяют проверку напряжений (рис. 8).

В двутаврах, усиленных приваркой полосы, необходимо проверить прочность сварных швов. Для этого необходимо выполнение следующего условия:

,

где Q_x=R_B=2P_торм.;

- статический момент листа усиления относительно

нейтральной оси;

β_f – коэффициент, принимаемый в зависимости от вида сварки и высоты катета шва К_f ; при автоматической сварке и К_f <8 мм коэффициент β_f =1,1;

R_ωf – расчетное сопротивление металла шва, принимаемое по табл. 3 приложение 1;

γ_с=1 – коэффициент условий работы шва.

Рис. 6. Графики для определения коэффициентов К1 и К2

7. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЕЗДОВОЙ БАЛКИ

7.1. Автоматизированная система расчета трехмерных конструкций апм “winstructure 3d”

Сегодня широкое распространение получили программные системы автоматизированного проектирования и конструирования машин, поэтому рассмотренная ниже автоматизированная система расчета конструкций является перспективной и относится к одним из современных способов расчета и конструирования машин.

АПМ Winstructure 3D представляет собой универсальную систему для расчета рамных, пластинчатых, оболочечных, а также смешанных конструкций. С помощью программы можно рассчитать трехмерную конструкцию, состоящую из элементов произвольного сечения при произвольном нагружении и закреплении. При этом соединения элементов в узлах может быть как жестким, так и шарнирным.

В результате выполненных системой АПМ Winstructure 3D расчетов можно получить следующую информацию:

1. нагрузки на концах элементов конструкции;

2. карту напряжений по длине стержней и по поверхности пластин и оболочек конструкции;

3. деформацию произвольной точки;

4. карту напряжений в произвольном сечении стержня;

5. для отдельного стержня конструкции можно получить эпюры изгибающих и крутящих моментов, поперечных и осевых сил и т.д.

Оболочка программы представлена на рис. 9.

7.2. СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ РАСЧЕТНОЙ КОНСТРУКЦИИ ЕЗДОВОЙ БАЛКИ МОСТОВОГО КРАНА

Построение пространственной модели конструкции начинается с установления видовой плоскости и определения масштаба. Для удобства построения можно использовать сетку (меню, вид, сетка).

Вы можете создать новый узел задав его координаты в пространстве. Выберите команду Нарисовать/Узел/По координатам. После чего нужно выбрать нужную видовую плоскость (должна содержать точку, в которую вы хотите поместить узел).

Опора в редакторе рассматривается как параметр узла. Опора определяется следующими параметрами: запретами перемещений узла вдоль осей x,y,z и запретами поворота узла вокруг осей x,y,z. Команда Нарисовать/Опора устанавливает режим простановки опор.

Стержни в редакторе создаются двумя способами: задавая координаты концов или задавая длину и направление стержня. Чтобы использовать первый метод команду Нарисовать/Стержень/По координатам. В этом случае могут соединяться уже существующие узлы или создаваться новые. Чтобы использовать 2-ой способ выберите команду Нарисовать/Стержень/По углу и длине. Стержень может быть построен только из уже существующего узла.

Для создания дуги или окружности выберите соответственно команды Нарисовать/Дуга и Нарисовать/Окружность.

Пластина в редакторе может создаваться несколькими способами:

1. Команда Пластина/Четырехугольная/Прямоугольная. Пластина задается четырьмя узлами;

2. Команда Пластина/Четырехугольная/Произвольная (режим создания произвольных четырехугольных пластин);

3. Команда Пластина/Произвольная с разбивкой, – которая устанавливает режим создания группы пластин. Данный режим позволяет разбить сложный контур на конечные элементы – пластины.

Для того чтобы задать сечения стержням, выберите одну из следующих команд:

1. Сечение/Задать выделенным стержням – присваивает сечение выбранным стержням;

2. Сечение/Задать всей раме – команда присваивает сечение всем стержням.

Для того чтобы приложить к узлу силу или момент выберите соответственно команду Нарисовать/Нагрузки/Сила к узлу или Нарисовать/Нагрузки/Момент к узлу.

Для того чтобы приложить нагрузку к стержню необходимо выбрать команду Нарисовать/Нагрузки/Нагрузка на стержень.

Шарнир в редакторе может быть установлен на конце стержня или же в узле. Для установки шарнира используйте одну из следующих команд:

1. Команда Шарнир/В узле/Создать всем – создает шарнир во всех узлах конструкции, превращая, таким образом, всю конструкцию в ферму;

2. Команда Шарнир/В узле/Создать выделенным – создает шарнир во всех выделенных узлах;

3. Команда Шарнир/На конце стержня – создает шарнир на конце стержня.

После построения модели конструкции, задания всех действующих сил (возможен учет ветровой нагрузки и т.д.) и определения сечений всех элементов производиться статический расчет. Для получения результатов нажмите Результаты/Карта деформации и т.д.

Так, например, на рис. 10 представлена пространственная модель рамы, расположенной на опорах, на которую действуют силы Р₁ и Р₂.

На рис. 5 представлены результаты расчета:

• карта напряжений и перемещений;

• напряжение в сечении стержня под силой Р₁;

• эпюры изгибающих моментов и т.д.