ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Определение напряжений в несущих металлоконструкциях гидротурбин с учетом подсоединенных деталей из "Напряжения и деформации в деталях и узлах машин " Статически неопределимые конструкции, составляемые из простейших элементов, дают круг задач, которые могут решаться таким путем. При выполнении расчета усилий, перемещений и напряжений в статически неопределимых системах методами строительной механики возникает необходимость находить упругие характеристики и напряжения в отдельных частях конструкций от известной внешней нагрузки и внешних единичных усилий, прилагаемых в сечениях, которыми рассекается заданная конструкция. Так как отдельные элементы конструкции имеют сложную форму, то определение указанных упругих характеристик и напряжений от заданных нагрузок целесообразнее производить не путем расчета, а экспериментально, выполняя на отдельных простейших тензометрических моделях измерение этих линейных и угловых перемещений и напряжений. Обеспечение условий сопряжения рассмотренных на простейших моделях отдельных элементов в целой статически неопределимой конструкции производится путем расчета с составлением и решением линейных уравнений деформаций, из которых определяются статически неопределимые усилия в сечениях. Напряжения и перемещения в любой точке статически неопределимой конструкции находятся затем сложением замеренных на простейших моделях величин, умноженных на значения соответствующих статически неопределимых усилий. [c.418] Применимость такого экспериментального расчета статически неопределимых конструкций определяется возможностью допустить достаточно простое распределение напряжений в сечениях, которыми рассекается заданная конструкция при расчете (например, распределение напряжений, как в брусе). [c.418] Ниже рассматривается пример применения Такого сочетания эксперимента на моделях и расчета к определению напряжений в несущей металлоконструкции гидротурбины. [c.418] Сопоставление напряжений, полученных с помощью тензометрических моделей из органического стекла для осевой нагрузки Р ат — 750 т и путем измерений на натурной крышке для тонкого (не стыкового ) ребра металлоконструкции турбины Цимлянской ГЭС, приводится в табл V. 6 для крышек без подсоединенных деталей (/), с опорой пяты (II), с корпусом направляющего подшипника (III) и с опорой пяты и корпусом направляющего подшипника (IV). [c.419] применительно к металлоконструкции турбины Цимлянской ГЭС, приводятся результаты расчета этой схемы полностью по формулам строительной механики, а также расчет этой объемной конструкции, выполненный с определением на плоской модели коэффициентов упругости и напряжений от единичных сил и внешней нагрузки. Такой экспериментальный расчет оказывается проще и надежнее расчета, выполненного полностью по формулам строительной механики. [c.420] Радиальное перемещение б узла каждой кольцевой связи системы (фиг. V. 26) зависит от нагрузки, а также от размеров и жесткостей связей и радиальных рам. Расчет этой пространственной схемы благодаря имеющейся циклической симметрии сводится к рассмотрению радиальной рамы с усилиями 5 в сечениях связей. Эти усилия заменяются их радиальными составляющими, которые рассматриваются приложенными на раму через горизонтальные опоры с упругостями, подсчитанными по радиальной жесткости кольцевых связей (по изгибной и продольной жесткости колец). [c.421] Здесь П — число участков, по которым проводится подсчет. По методам строительной механики ведется контроль всех вычислений. [c.421] Для удобства варьирования кольцевых связей и уменьшения числа неизвестных в уравнениях могут быть сначала определены неизвестные Х , Х ,. . . , Хд в зависимости от X/ = 1, Хц, = I, Ху = 1 и заданной нагрузки и подсчитаны соответствуюшие им коэффициенты упругости, а после этого найдены усилия X,, X , , Ху в связях. [c.424] На фиг. V. 28 приведены напряжения, полученные в результате такого расчета при учете кольцевых обвязок /, III и и их упругости (см. фиг. V. 26, в). При расчете на нагрузку Р = 1, в предположении абсолютно жестких кольцевых обвязок усилия в обвязках получаются равными X, = 0,774 X = 1,491 Ху = 0,041 и напряжения в раме, отличающейся от приведенных на фиг. V. 28 не более чем на 15%. [c.424] Полученное несовпадение расчетных напряжений с замеренными на объемной модели и приведенными на фиг. V. 28 в значительной степени определяется трудностью правильного учета жесткостей элементов и узлов модели, т. е. подсчета величин и Д р. [c.424] Наличие значительных напряжений в узлах рамы, полученных экспериментально на объемной модели рассматриваемой конструкции, подтверждается на основании кинематического анализа ее схемы. Для этого анализа, не требующего длительных вычислений, жесткие соединения стержней между собой и с дисками в узлах (см. фиг. V. 26, а) заменяются шарнирами. Полученная схема приведена на фиг. V. 29, а. Все стержни и диски могут считаться абсолютно жесткими. Из рассмотрения этой схемы следует [9], что для обеспечения ее неизменяемости необходимо введение двух связей (например, связей фи , показанных на фиг. V. 29, а), устраняющих возможность смещения узлов 15 и 17 по вертикали. [c.424] Изменяемость шарнирной схемы фиг. V. 29 может быть устранена введением взамен связи раскоса, в контуре 9—11—12—16—14—10, например между узлами 10 и 12. Необходимость введения в схему фиг. V. 29, для устранения ее изменяемости, дополнительной связи 1 или раскоса в контуре 9—11—12—16—14—0 показывает, что в спроектированной пространственной конструкции (см фиг. V. 26), имеющей жесткие узлы, в этих узлах при наличии кольцевых обвязок возникают значительные изгибающие моменты. Для устранения (или существенного уменьшения, если учесть наличие, кроме деформаций изгиба и деформаций от продольных сил) этих изгибающих моментов в ребрах крышки достаточно ввести в конструкцию диагональный элемент (взамен расчетного фиктивного стержня , который не может быть осуществлен). Вводить диагональ в нижней части рамы, например, между точками 17—22, не обязательно, так как в фиктивной связи усилие, вызываемое только давлением воды на корпус подшипника, незначительно. [c.424] Если дополнительных подкосов нет и кинематическая схема с шарнирами оказывается изменяемой, то расчет изгибающих моментов в элементах радиальных рам (см. фиг. V. 26) требует проведения полного расчета статически неопределимой системы. [c.426] При сопоставлении экспериментальных данных с расчетными возникает вопрос, в какой мере даже в случае простой плоской рамы, например с односвязным контуром, но имеющей жесткие узлы и сечение в виде тавра, стержневая схема оказывается достаточно приемлемой. [c.426] Ниже приводятся некоторые результаты, полученные тензометрированием, позволяющие осветить этот вопрос. [c.427] В табл. V. 8 даются значения напряжений, полученных из эксперимента и расчета. [c.427] Из табличных данных следует, что экспериментальные напряжения в большинстве точек с погрешностью до 10% совпадают с напряжениями, вычисленными по формулам сопротивления материалов. При этом не учитывалась концентрация напряжений, с чем может быть связано расхождение в напряжениях для точки 6. [c.427] Такое решение задачи может быть сделано с применением приведенной на фиг. V. 33 плоской модели радиальной рамы, что избавляет от необходимости изготовлять сложную объемную модель металлоконструкции. [c.430] Нормальные напряжения можно определить также, если к модели совместно приложить внешнюю нагрузку и найденные силы X,, X , Ху и от их действия замерить суммарные напряжения (в этом случае по п. 4 напряжения не замеряются). [c.432] Вернуться к основной статье