Оболочки оптимальной конструкции

ОБОЛОЧКИ ОПТИМАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ [c.232]

Особый интерес представляют так называемые оболочки оптимальной конструкции, которые проектируют так, чтобы расчетная нагрузка вызывала в них безмоментное напряженное состояние и воспринималась в основном стеклонитями. [c.232]

Другой тип оболочек оптимальной конструкции характеризуется тем, что в каждой точке имеются нити, по крайней мере, трех различных направлений. [c.232]

Оболочки оптимальной конструкции [c.233]

Преимуществом такого рода оболочек является равная напряженность арматуры (и потому малый ее вес) и способность оболочки за счет натяжения арматуры воспринимать и нагрузки, отличающиеся от расчетной. Разницу между двумя типами оболочек оптимальной конструкции поясним на примере. [c.233]

В оболочке оптимальной конструкции эти усилия должны тождественно равняться усилиям, определяемым по безмоментной теории [см. формулу (38)]. [c.238]

Рассмотрим некоторые общие положения, относящиеся к оптимизации оболочек и определению конструкций минимальной массы. Наиболее просто задача решается для простейших конструкций, работающих на прочность или устойчивость, — не-подкрепленных гладких оболочек. После того как марка сплава установлена, сразу однозначно определяются все размеры. Для подкрепленных и трехслойных оболочек оптимальные параметры не устанавливаются однозначно из исходных уравнений состояния. Это объясняется появлением дополнительных ограничений, сложностью исходных уравнений и множеством подлежащих варьированию параметров. [c.24]

Прежде всего задача оптимизации должна решаться в общей постановке теоретическое исследование возможностей рассма три-ваемой конструкции — установление оптимальных параметров. Исследование не должно быть ограничено какими-либо условиями, не существенными для установления оптимальной конструкции. Например, масса вафельной или трехслойной оболочки определяется только из условия обеспечения общей потери устойчивости, местная же устойчивость стенки обеспечивается соответствующим конструированием без дополнительных затрат массы. Аналогично масса трехслойной оболочки зависит в основном от разноса несущих слоев, модуля упругости заполнителя на сдвиг и его плотности. Практические же условия реализации конструкций обычно накладывают ряд таких ограничений, как прочность материала, прочность соединения слоев, технологические и конструктивные [c.24]

Понятие оптимальная конструкция употребляется и когда речь идет просто о конструкции минимальной массы, полученной с учетом конструктивно-технологических ограничений. В практическом смысле неправомерным также следует считать установление параметров оптимальной конструкции из уравнений для идеальных оболочек. [c.28]

Полученные зависимости позволяют определить параметры оптимальной конструкции. Как правило, при этом получается очень маленькая толщина несущих слоев при весьма большой толщине заполнителя, а в итоге — очень большая толщина пакета трехслойной стенки. Эти параметры не могут быть приняты по конструктивно-технологическим соображениям. Проигрыш массы проектируемой оболочки с параметрами X, d по сравнению с оптимальной [c.172]

Полученные зависимости определяют параметры оптимальной конструкции, которые часто не могут быть приняты по конструктивно технологическим соображениям. Проигрыш в массе проектируемой оболочки с параметрами к, d по сравнению с оптимальной [c.185]

В тех случаях, когда к проекту конструкции предъявляются повышенные требования надежности, функции предельных состояний конструкции следует определять с учетом геометрически нелинейных факторов. Это позволяет в ряде случаев (в первую очередь для тонкостенных оболочек) существенно уточнить оценки (например, критических параметров потери устойчивости, при необходимости промоделировать закритическое поведение оптимальной конструкции). Модели оптимизации, формулируемые с учетом геометрически нелинейных соотношений типа (2.24), сложнее в реализации, чем аналогичные модели, построенные в предположении линейности деформаций, что обусловлено в первую очередь особенностями определения параметров предельных состояний по устойчивости в случае больших прогибов деформируемой конструкции. [c.244]

Как уже отмечалось, одной из основных задач, связанных с расчетом оболочек из армированных материалов, является проектирование оптимальных конструкций. [c.6]

Приведем для сравнения выражение для погонного угла закручивания оболочки, намотанной при ф = 45°, что соответствует оптимальной конструкции при кручении, и оболочки, состоящей [c.49]

Таким образом, рассматриваемая составная оболочка является полностью равнопрочной. Краевой эффект в месте соединения цилиндра с днищем в оптимальной конструкции отсутствует. [c.82]

Следовательно, при оптимальной конструкции сферической оболочки, нагруженной давлением, на экваторе слои равномерно распределены по углам. [c.240]

Критерии оптимальности, полученные в предшествующих разделах этой работы, относятся к трехмерному континууму. Однако обычная теория конструкций имеет дело с одномерными (стержни, балки, арки, рамы) и двумерными (диски, пластинки, оболочки) телами. С точки зрения экстремальных принципов теории конструкций переход к одномерным или двумерным телам достигается путем ограничения полей, допустимых этими принципами. [c.79]

Для получения многослойной оболочки отдельные трубки вставляются одна в другую при помощи легких ударов пуансона по дну вставляемой трубки. Оптимальная величина зазора между трубками составляет 0,Q6—0,15 мм в зависимости от диаметра трубок. Перед сборкой все трубки тщательно промываются спиртом или авиационным бензином и хорошо просушиваются. Собранная таким образом многослойная трубка разрезается на заготовки длиной, равной развернутой длине изготовляемого сильфона. Размеры трубок, из которых составляется оболочка наиболее часто применяемых многослойных сильфонов, даны в табл. 11. В зависимости от конструкции последнего трубки идут или прямо на формование сильфона, или на операцию накатки кольцевых канавок и приварку концевой арматуры. [c.106]

Было установлено, что для слоистых пластиков, таких, например, как полиэфирные стеклопластики, максимальная удельная жесткость (жесткость, отнесенная к общей массе материала, приходящейся на единицу его площади) достигается при оптимальном соотношении компонентов. В трехслойных конструкциях, имеющих толщину оболочек значительно меньшую по сравнению с заполнителем, этот оптимум можно достичь, если масса обеих оболочек, отнесенная к единице площади оболочки (относительная масса оболочек), составляет 7з от общей относительной массы конструкции. Аллен [8] доказывает это положение, ссылаясь на ранее опубликованную работу [9], которая здесь не рассматривается. [c.197]

Эта конструкция состоит из двух стеклопластиковых оболочек толщиной 3 мм каждая и заполнителя из полиуретанового пенопласта толщиной 24 мм. Предположим, что оболочки и заполнитель имеют типичную плотность 1,47 и 0,08 г/см соответственно. Относительная масса каждой оболочки равна 4410 г/м , относительная масса двух оболочек — 8820 г/м , а относительная масса заполнителя — 1920 г/м . Тогда общая относительная масса трехслойной конструкции равна 10 740 г/м2 и относительная масса двух оболочек (4820 г/м ) значительно больше оптимальной, равной 7з от общей относительной массы, т. е. 3580 г/м [c.197]

Теперь можно рассчитать максимальную жесткость при изгибе при общей относительной массе конструкции равной 10 750 г/м , исходя из оптимальной относительной массы двух оболочек 3580 г/ м и относительной массы заполнителя, равной 7160 г/м . [c.197]

НОЙ конструкции с менее эффективным балансом масс оболочки и заполнителя. Подтверждение того обстоятельства, что оптимальной жесткостью при изгибе обладают трехслойные конструкции, в которых относительная масса оболочек составляет 7з от относительной массы конструкции, хорошо иллюстрируется рис. 4.8, на котором показана зависимость жесткости при изгибе D от толщины оболочки для трехслойной конструкции с относительной массой, равной 10 740 г/м , т. е. для только что рассмотренной трехслойной конструкции. [c.198]

Подбор оптимального соотношения толщин металлической оболочки и слоя теплозащитного покрытия возможен и при нестационарном тепловом режиме конструкции. Рассмотрим предварительно задачу нестационарной теплопроводности для двухслойной пластины (рис. 5.6), состоящей из слоя металла толщиной и слоя теплозащитного покрытия /г. На обеих поверхностях пластины зададим условия конвективного теплообмена с параметрами Тс, Р и Т с, Р", а на поверхности при = /г — и подводимый излучением тепловой поток плотностью дл- Распределение температуры Т х , t) [c.213]

Используем (5.69) при условии Т (h, t) = Тс для подбора оптимального соотношения толщ,ин h- и h, которое при минимуме массы конструкции обеспечивает работоспособность металлической оболочки, причем нагрузку на оболочку и свойства металла и покрытия примем такими же, ка к в предыдуш,ем примере. Кроме того, Р" = О, То = 300 К, Тс = 2400 К, с - 1 кДж/(кг-К), = 0,5 кДж(/кг-К), время работы конструкции = 50 с. На рис. 5.7, а штриховой линией построена зависимость Т Т- (tv) от h , которая следует из условия работоспособности оболочки [а (Т,,) ] -= [а (Т°) 1 /г°. Эта зависимость совпадает с приведенной на рис. 5.5. Сплошными ли- [c.217]

В рамках классических теорий прочности рассмотрены вопросы оптимального проектирования конструкций. Подход основан на общем принципе равнопрочности, введенном ранее одним из авторов. Рассмотрены некоторые конкретные примеры конструкций стержневые системы, безмоментные оболочки вращения, безопорные мосты, трубопроводы, навитые из волокон сосуды давления и др. Для решения обратной задачи теории упругости [c.3]

Появление новых клеев, соединяющих металлы, в значительной мере стимулировало развитие многослойных конструкций, позволяющих варьировать их свойства и добиваться оптимального решения. В частности, технологически легко выполнимы оболочки переменной толщины (со слоями различной протяженности в плане). Использование равнопрочных оболочек переменной толщины приводит к значительному снижению веса конструкции и экономии материала. [c.33]

В гл. 5 получены разрешающее дифференциальное уравнение устойчивости слоистой цилиндрической оболочки относительно прогиба выпучивания с произвольным строением пакета по толщине и расчетные формулы для определения критических усилий при различных видах нагружения, в частности, в оболочках, изготовленных прямой, однозаходной, перекрестной и изотропной намотками. Сформулирована задача поиска оптимальных параметров неравномерно нагретых по толщине многослойных цилиндрических оболочек. Для случая, когда активным является ограничение по устойчивости, оценено влияние схемы армирования на критические параметры нагрузки и волнообразования. Эти исследования расширяют представление о роли проектных параметров оболочечных конструкций, оцениваемых по моделям В. И. Королева и С. А. Амбарцумяна. [c.8]

В предлагаемой книге сделана попытка переработать и систематизировать известный методический материал и на этой основе разработать методики определения оптимальных параметров конструкции. Для решения задач проектирования проведен анализ условий оптимальности тонкостенных конструкций и разработаны алгоритмы определения оптимальных параметров для различных видов оболочек и схем нагружения. Для нахождения правильного конструктивного решения, обеспечивающего минимальную массу, необходимо знать, как и в какой степени те или иные параметры и технология изготовления влияют на прочность, а также представлять себе поведение конструкции при разрушении. Предлагаемая книга позволяет решить эти вопросы наиболее простым способом. Разработанные алгоритмы дают возможность включить полученные решения в комплексную задачу определения оптимальных параметров изделия в целом в системе автоматизированного проектирования. [c.3]

Для упрощения расчета при выводе формул будем пренебрегать кривизной отдельной ячейки, принимая за расчетную схему плоскую пластинку. Для применяемых в практике вафельных оболочек это допущение занижает расчетную нагрузку примерно на 20% и будет тем справедливее, чем меньше размер ячеек. Окончательные же значения критической нагрузки принимаются по экспериментальным данным. Отметим также, что допущения при расчете местной устойчивости не влияют на массу конструкции, поскольку оптимальность оболочки не зависит от размеров ячеек. [c.55]

Оболочки оптимальной конструкции можно разделить на две основные группы. Первую группу составляют оболочки, в которых армиру ющие стеклонити образуют сети с ячейками в виде параллелограммов Так как эти ячейки изменяемые (за счет изменения углов параллело грамма), то оболочка такой конфигурации при заданной геометрии ни тей способна за счет натяжения последних воспринимать нагрузки только вполне определенного типа. Наоборот, для данной нагрузки и данной геометрии нитей можно спроектировать оболочки лишь вполне определенной конфигурации. [c.232]

Зная напряженное состояние оболочки, можно конструировать материал так, чтобы его прочность соответствовала на-лряженному состоянию. Так, в результате анализа напряженно-деформированного состояния возникает задача синтеза оболочек оптимальной конструкции. Развитию этих идей посвяще- [c.25]

Многовариантные проектные расчеты проводятся с целью выбора оптимальной конструкции реактора и назначения оптимальных режимных параметров. Они носят оценочный характер, а результаты расчетов сопоставляются слимити-рующими факторами допустимой температурой теплоносителя, оболочки и сердечника твэлов, запасом до кризиса теплоотдачи, допустимой скоростью теплоносителя и т. д. Теплогидравлические проектные расчеты входят составной частью в оптимизационные программы АЭС. [c.110]

Уравнение (2-22) соответствует только верхней, выступающей над основанием, цилиндрической части колпака 6. При выводе уравнения учтено, что тепловой поток поступает к колпаку 6 снизу и определяющим является перепад тем-лературы по высоте (вдоль координаты х), причем в оптимальной конструкции перепад этот составляет обычно не более 10 град, а тепловые потери с наружной поверхности через теплозащитную оболочку становятся заметными только при перегревах ядра над средой свыше 100 град, поэтому потери условно приняты не зависящими от координаты х. Их удельная плотность на поверхности колпака [c.42]

Оболочку будем подкреплять профилями г-образиого сечения. Шпангоут соединен с оболочкой точечной сваркой, совместность работы не обеспечивается. Принятые соотношения размеров сечений показаны на рис. 34. В результате вычислений получим fm=I,I5/i6 /щ = 0,I62ft 6 а, = М5 07 = 0,162 х ==1.15/3 0,162 = = 0,7 X = 0,0358-0,7 = 0,025. Для оптимальной оболочки найдем Попт = "3-0,025 = 28. Приняв п— 0,4лопт. определим п— 0,4-28= 11,2. Принимаем п = 10. По формуле (88) оценим увеличение массы в сравнении с оптимальной конструкцией [c.88]

Рассмотрим еще один класс оптимальных. конструкций. Пусть оболочка вращения образована намоткой однона правлен ной стеклоленты. В первой главе было показано, что проектирование рациональной оболочки в этом случае целесообразно производить без учета связующего. Принимая в уравнении (2.10) 2=0, получим [c.64]

В качестве иллюстрации вышеизложенной методики рассмотрим задачу оптимального распределения надежности для конструкции, состоящей из четырех последовательно соединенных элементов - трех цилиндрических оболочек и плоского днища в виде круглой симмвт 4Ч4в наг женной пластины (рис. 22). Дня цилиндрических оболочек будем считать определяющей надежность по прочности, для днища - надежность пв жесткости. Величины нагрузок и несущей способности для каждого элемента будем считать некоррелированными случайными величинами со следующими вероятностными характе1 стиками [c.89]

Отмегим, что для толстостенных оболочковых конструкций, выполняемых из высокопрочных сталей и сплавов, технология сварки которых предопределяет использование мягких проволок, предпочтительны-л и (1)ормами разделки кромок являются наклонная щелевая и прямая щелевая. При сварке толстостенных оболочек из нагартованных или термоупрочненных материалов, для которых характерно разупрочнение в зоне термовлияния и образование мягких прослоек, наиболее оптимальными являются А"- и К-образные и наклонная щелевая разделки кромок. Последнее связано с тем, что разупрочненные участки в зоне термовлияния приобретают форму шевронных или наклонных прослоек, обеспечивающую в процессе нафужения конструкций наиболее зна- [c.260]

Широкие возможности метода намотки позволяют получать конструкции с любым законом изменения толщины. Оболочки переменной толщины рассмотрены в работе Валента [293]. В результате анализа напряженного состояния днища цилиндрического баллона давления переменной толщины Грещук [100] установил, что оптимальный радиус кривизны меридиана днища в месте его сопряжения с цилиндрической частью, обеспечивающей отсутствие краевого эффекта, составляет примерно 60% от радиуса цилиндрической части баллона (при расчете по сетчатой модели оболочки эта величина составляет 50% ). [c.226]

С целью создания оптимальной (по критерию расхода дефицитных материалов) конструкции и использования прогрессивных технологических процессов оболочечные корпусные элементы изготовляют составными из материалов с различными теплофизическими, деформационными и прочностными свойствами. Для изготовления оболочеч-ных конструкций широко применяют сварные стыковые (см. рис. 4.2, а - в и 4.3, б) и нахлесточные (см. рис. 4.2, г - д и 4.3, а) соединения. Конструктивное выполнение оболочечных корпусных элементов предопределяет возможность разрывов в срединной поверхности оболочки вдоль меридиана и по радиусу, например, в сечении сварного шва (см. рис. 4.2, г - ди рис. 4.3, а). [c.172]

Так как сечение тонкостенных пространственных конструкций имеет небольшое армирование, то для ориентировочных расчетов в первом приближении можно принять х—0,55 ho. Полное исчерпание несущей способности внецентренно сжатых (растянутых) элементов может иметь место только в том случае, если они взаимодействуют с более прочными окаймляющими их конструкциями. Например, несущая способность полки оболочки может быть исчерпана только в том случае, если она опирается на достаточно прочный контур, который при воздействии на него предельных для сечений полки нормальных сил распора N p и изгибающих моментов Л1пр не разрушится. Если контур не обладает такой прочностью, то возникновению в плите сил iVnp и моментов УИпр будет предшествовать его разрушение. По-видимому, если отвлечься от несовпадения несущих способностей одной и той же конструкции при различных схемах излома, то в оптимально запроектированной с точки зрения прочности конструкции разрушение различных элементов должно наступать при одной и той же нагрузке, т. е. элементы должны быть равнопрочными. В соответствии со сказанным выше, если прочность криволинейного бруса ниже прочности балок, на которые он опирается, то при возникновении в брусе предельных нормальных сил Л/ р и моментов УИпр балки не разрушатся (рис. 3.2). Наоборот, если балки в рассматриваемом примере не обладают достаточной прочностью, то при возникновении в них предельных моментов и их разрушении несущая способность бруса не будет исчерпана и действующие в нем усилия будут меньше предельных. При равнопрочности элементов момент разрушения балок должен совпадать с моментом исчерпания несущей способности бруса. Оценка несущей способности конструкций с учетом взаимного влияния прочности отдельных элементов является, несомненно, приближенной. Более точных результатов можно ожидать при учете не только взаимного влияния прочностей отдельных элементов, но и при учете влияния их деформативности. Если балку подкреплять подвесками с одним и тем же сечением (одной и той же прочностью), но с разной длиной, то очевидно, что несущая способность конструкции при увеличении длины подвески до некоторой оптимальной величины может увеличиваться (рис. 3.2, д). Таким образом, при оценке несущей способности конструкции [c.176]

Проектирование оболочек может проводиться с учетом нескольких расчетных случаев нагружения, отличающихся совокупностью компонент нагрузки. В этом случае оптимизация осуществляется с условием обеспечения заданной несущей способности во всех расчетных случаях при учете всех возможных механизмов разрущения. В результате оптимизации могут бьггъ получены параметры конструкции, не являющейся оптимальной в каждом из отдельных случаев нагружения (недогруженной в отдельных случаях), но оптимальной по отношению к их совокупности. [c.234]

Из рис. 4.8 видно, что максимальная жесткость, достигаемая при толщине оболочки около 1,22 мм, равна 3620 МН ММ при определении ее с той точностью, которая возможна по рисунку. Можно также видеть, что относительно более низкая жесткость, равная 77Ы0 Н-мм , соответствует трехслойной конструкции с оболочками толщиной 3 мм и заполнителем толщиной, намного меньшей оптимальной. Малое удаление оболочек от нейтральной оси является главным фактором, ответственным за низкую жесткость. [c.198]

Азархин А. М., Андреев Н. П. Два приема ускорения сходимости решения конечно-разностных уравнений для плит и оболочек методом неполной релаксации. — В кн. Вопросы оптимального использования ЭЦВМ в расчете сложных конструкций. — Казань Изд-во КГУ, 1973. [c.282]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...