Жесткость тонкостенных конструкций

Обеспечение необходимой жесткости тонкостенных конструкций [c.29]

ЖЕСТКОСТЬ ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ [c.259]

Рис. 3. Примеры увеличения жесткости тонкостенных конструкций

Облегчающие отверстия. С целью уменьшения массы в тонкостенных конструкциях часто делают облегчающие отверстия. Для увеличения местной жесткости, уменьшения концентрации напряжений и повышения циклической прочности, сниженной воздействием вырубного инструмента, кромки отверстий усиливают отбортовкой (рис. 151, а) подвивкой кромок (рис. 151,6 и е), обжимом кромок (рис. 151, г), введением усиливающих накладок (рис. 151, 6). [c.271]

Расчеты на жесткость с учетом контактных деформаций, искажения сечений тонкостенных конструкций. [c.484]

В практике современного машиностроения весьма часто прибегают к тонкостенным конструкциям, обеспечивающим высокую жесткость и прочность при сравнительно небольшом весе. Специфика расчета этих конструкций на прочность породила особую расчетную схему — схему тонкостенного стержня. [c.324]

Значительная часть предыдущих лекций была посвящена расчетам брусьев (стержней) на прочность и жесткость. Конечно, стержень представляет собой особенно часто используемую расчетную модель, но существует немало важных для практики конструкций, которые по своим геометрическим формам не имеют ничего общего со стержнем и требуют иных приемов схематизации. Таковы, в частности, разнообразные тонкостенные конструкции, крупноразмерные сосуды, используемые в химическом производстве емкости, предназначенные для хранения и перевозки сыпучих или жидких материалов (зерно- и нефтехранилища, цистерны и т. п.), корпуса судов и летательных аппаратов, некоторые типы покрытий промышленных и общественных зданий и др. Для расчетов на прочность таких конструкций пользуются расчетной моделью в виде оболочки. [c.95]

Потеря устойчивости означает практически полную потерю несущей способности конструктивного элемента и с этим явлением при проектировании необходимо считаться. Прежде всего следует по возможности избегать такого типа нагрузок, при которых возможна потеря устойчивости. Необходимо принимать и конструктивные меры. Нетрудно заметить, что наиболее ярко явление потери устойчивости проявляется в легких, тонкостенных конструкциях в сжатых оболочках и тонких стенках. Поэтому одной из мер повышения устойчивости является увеличение жесткости конструкции. В практике самолетостроения, ракетостроения и судостроения тонкостенные перегородки, баки, обшивка корпуса подкрепляются специальными профилями. Такая подкрепленная оболочка имеет достаточно высокую жесткость при сравнительно малом весе. [c.121]

Конструкции из стеклопластиков имеют недостаточную жесткость, использование всего ресурса прочности их часто оказывается невозможным вследствие недопустимо больших перемещений. Тонкостенные конструкции разрушаются обычно вследствие потери устойчивости, а критические нагрузки определяются не прочностью, а модулем упругости. Если соединить титановый элемент с элементом из стеклопластика, например, усилить полку титановой балки элементом из стеклопластика, получится следующее. [c.685]

Значимость вопросов жесткости деталей в проблеме их надежности возрастает в связи с непрерывным сокращением металлоемкости машин и в особенности для тонкостенных конструкций. [c.269]

Для увеличения изгибной жесткости тонкостенных элементов конструкций широко используют трехслойные пластины, панели и оболочки. В них два несущих тонких слоя из высокопрочного и жесткого материала (металл, стеклопластик, боро- или углепластик и т. д.) разделены толстым слоем значительно более легкого и менее прочного заполнителя (пенопласт, соты, гофры и т. д.). Внешние нагрузки воспринимаются в основном за счет напряжений в несущих высокопрочных слоях. Роль заполнителя сводится к обеспечению совместной работы всего пакета при поперечном изгибе. Основные особенности расчета на устойчивость таких элементов конструкций выявляются при рассмотрении простейшего примера определения критических нагрузок сжатого трехслойного стержня. [c.113]

Теория расчета тонкостенных конструкций столь обширна, что осветить в одной книге все ее аспекты невозможно. В этой книге рассмотрены основы расчета упругих тонкостенных конструкций на прочность и жесткость. Вопросам устойчивости и колебаний этих конструкций будут посвящены специальные выпуски Библиотеки расчетчика . [c.5]

При расчете тонкостенных конструкций, изгибная жесткость которых мала, применяется теория мягких оболочек, согласно которой оболочка считается безмоментной и неспособной воспринимать силы сжатия. При наличии растягивающих сил оболочка находится в двухосном напряженном состоянии. Если на поверхности возможно возникновение сжимающих сил, они принимаются равными нулю и оболочка или ее часть считается образованной системой нитей, направленных вдоль главной растягивающей силы (одноосная оболочка). [c.180]

Теория мягких оболочек применяется при расчете тонкостенных конструкций, изгибная жесткость которых весьма мала. Одна из важных особенностей таких конструкций состоит в том, что при определенных условиях на поверхности оболочки могут появляться мелкие складки. Они возникают в результате действия сжимающих сил. Оболочка или отдельные ее участки как бы теряют устойчивость. Силы, действующие в направлении, перпендикулярном складкам, малы и при расчете принимаются равными нулю. [c.166]

Моделирование подкрепленных оболочек представляет собой весьма сложную задачу экспериментальной механики тонкостенных конструкций. Изготовление маломасштабных, геометрически подобных моделей тонких оболочек, усиленных ребрами жесткости, сопряжено с серьезными техническими трудностями и экономическими затратами. [c.119]

Обеспечением жесткости конструкции способами, не требующими значительного увеличения массы (применением пустотелых и тонкостенных конструкций, блокированием перемещений поперечными связями, рациональным расположением опор и узлов жесткости). [c.9]

Рассмотрим тонкостенную конструкцию, образованную сопряжением цилиндрической оболочки радиуса R через кольцо жесткости с расположенным к ней перпендикулярно патрубком радиуса [c.635]

Объединение конечных элементов при расчете тонкостенной конструкции выполняется по общим правилам. Суммируя подматрицы жесткости и сил с одинаковыми индексами согласно равенствам [c.324]

Зависимости, установленные в этом и предыдущем параграфах, используются ниже при анализе прочности многослойных армированных оболочек конкретных геометрических форм. Следует иметь в виду, что в результате такого анализа, включающего в себя вычисление нагрузки начального разрушения, определение зоны инициирования разрушения и выявление его механизма, устанавливается лишь нижняя граница предельных нагрузок, достижение которой, вообще говоря, не означает исчерпания несущей способности оболочки. Более того, нагрузка полного исчерпания несущей.способности" слоистой тонкостенной конструкции может существенно превышать нагрузку ее начального разрушения [42 ]. Под исчерпанием несущей способности в [42 ] понимается достижение в процессе нагружения такого состояния оболочки, при котором хотя бы одна компонента тензора мембранной или изгибной жесткости пакета ее слоев обращается в нуль в результате накопления дефектов (растрескивания связующего, расслоений и т.д.) в композитном материале. Обсуждение разработанных в рамках данной концепции расчетных моделей и анализ полученных на их основе результатов представлены в работах [42, 43, 195, 199, 249, 268, 320]. [c.38]

Рассмотрим эти причины более подробно. В самосвалах рамы, надрамники, платформы представляют собой тонкостенные конструкции открытого профиля, причем прочность и жесткость этих конструкций во многом определяется плоским напряженным состоянием, в котором находятся их элементы. В настоящее время используют разнообразные конечные элементы, построенные на основе вариационного принципа Лагранжа (принципа минимума [c.75]

На рис. 48, а показана простая тонкостенная конструкция открытого профиля, находящаяся под действием кососимметричной нагрузки Р, что характерно для автомобильных конструкций. Жесткость и прочность этой конструкции в основном определяют изгибом боковых панелей, которые находятся в условиях плоского напряженного состояния (рис. 48,6). На рис. 49, а приведена консольная балка толщиной t, к свободному концу А которой приложена сила Р. Нагружение балки в этом случае аналогично нагружению боковой панели рассматриваемой конструкции. Балка моделировалась элементами четырех типов [11], На рис. 50, а представлены результаты численного эксперимента по определению прогиба свободного конца балки уа в зависимости от числа степеней свободы при идеализации балки треугольными элементами с постоянной деформацией (кривая 1) и линейной деформацией (кривая 2). Треугольный элемент с постоянными деформациями, что равнозначно постоянству напряжений, построен на описании поля перемещений полным линейным полиномом. Этот элемент часто называют С5Г-элементом [11], или симплекс-элементом [20]. Представление поля перемещений элемента полным квадратичным полиномом приводит к линейным распределениям деформаций или напряжений. Такой элемент обычно называют 57 -элемен-том [11], или комплекс-элементом [20]. Как видно из рис. 50, а, характеристики сходимости для треугольных элементов не очень [c.76]

Тонкостенные конструкции, состоящие из тонких пластинок, подкрепленных упругими элементами в виде ребер жесткости, находят в последнее время самое широкое применение [29, 35]. [c.343]

Некоторые тонкостенные конструкции, содержащие мощный продольный элемент (хребтовую балку), собственной изгибной жесткостью которого пренебречь нельзя, можно свести к расчетной схеме двух [c.471]

Задачи об устойчивости оболочек при повышенных температурах представляют особый интерес для расчета тонкостенных конструкций термическое выпучивание оболочки, часто сопровождающееся хлопками, ведет к появлению остаточных деформаций и снижению жесткости конструкции. Кроме того, температурные напряжения, даже незначительные по величине, могут служить тем возмущающим фактором, который в соединении с основными усилиями вызывает потерю устойчивости оболочки в большом. [c.203]

Вопросы неустойчивости равновесия возникают всюду, где имеются тонкостенные конструкции. Для тонкостенных же конструкций, изготовленных из слоистых пластиков вследствие малой жесткости последних, обеспечение устойчивости является особенно важной задачей при их проектировании. [c.73]

Дело в том, что несущая способность тонкостенных конструкций, работающих на устойчивость, из-за относительно низкой жесткости стеклопластиков часто исчерпывается задолго до достижения напряжениями предельных значений. При переходе к более толстостенным конструкциям все сильнее начинают проявляться такие отрицательные особенности (неизбежные при традиционных схемах армирования ровницей или тканью), как слабое сопротивление межслойному сдвигу и поперечному отрыву. Поэтому и в более толстостенных конструкциях не удается полностью использовать потенциальные возможности волокнистых композитов в направлении армирования. Необходимо также иметь в виду чувствительность композитов [c.9]

Станины из чугуна изготовляют литьем, стальные — сваркой. Независимо от способа изготовления станины представляют собой тонкостенные конструкции с внутренними ребрами жесткости и перегородками. Ребра жесткости и перегородки помимо несущей и поддерживающей функций обеспечивают местную устойчивость стенок конструкции. [c.386]

Узлы рамных тонкостенных конструкций находятся в условиях сложного деформирования и должны оформляться с учетом особенностей нагружения. На рис. 2.11.29, а—в показаны примеры оформления углового соединения сварных тонкостенных балочных элементов в раме. Установка внутри угла только ребер жесткости (см. рис. 2.11.29, а) является неудачным решением, так как требует установки внутри тонкостенных стержней, в местах опирания ребер жесткости, дополнительных продольных ребер для передачи силового потока. Выполнить качественную приварку последних к стенкам сложно, а установка только поперечных ребер не обеспечивает жесткости узла. При работе конструкции в условиях переменного [c.412]

В, тонкостенных конструкциях целесообразно щвы располагать в зонах наибольшей жесткости, чтобы уменьшить напряжения сжатия в листовых элементах. [c.72]

Недостаточная жесткость может быть причиной потери устойчивых форм равновесия при изгибе, сжатии в тонкостенных конструкциях. [c.101]

Конструктивные особенности (форма, габариты, масса и т. п.) деталей также накладывают определенные ограничения на выбор измерительных средств для кон троля. Так, массивные детали контролируют переносными измерительными приборами, а детали небольших размеров —стационарными. Детали простой геометрической формы (шарики, ролики, втулки, пальцы и т. д.) с малыми числами проверяемых параметров целесообразно контролировать автоматическими устройствами. Большое влияние на выбор измерительных средств оказывает материал детали и жесткость ее конструкции. Так, тонкостенные детали (втулки, гильзы) и детали лз легких сплавов рекомендуется контролировать измерительными приборами, имеющими небольшую измерительную силу, или приборами, работающими по бесконтактному методу измерений. [c.245]

Разработаны специальные корытообразные профили, неравнобокие, угловые, С-образные и многие другие, которые находят применение в тонкостенных конструкциях. Гнутые профили экономичны, так как при относительно малой площади поперечного сечения и малом весе они обладают повышенной жесткостью, что является существенно важным при работе элементов на изгиб, продольное сжатие. Кручение и т. п. Примеры гнутых и прессованных элементов соответственно приведены на рис. 2-1, а и б. [c.18]

Жесткость тонкостенных и составных конструкций [c.201]

Жесткость тонкостенных и сосзавных конструкций, В тонкостенных, в частности оболочковых, конструкциях особое значение имеет устойчивость системы. Конструкции такого рода склонны в известных условиях при напряжениях, безопасных с точки зрения номинального расчета на прочность и жесткость, подвергаться резким местным или общим деформациям, носящим характер внезапного крушения. [c.208]

Следует отметить, что в ряде случаев в связи с недостаточной кольцевой жесткостью констру кций в последних реализуется схема нагружения, которая является промежуточной между мягкой и жесткой схемой нагружения. Это в первую очередь отно-стится к тонкостенным конструкциям протяженных размеров, имеющим недостаточно большую жесткость. Дчя данного случая достоверная оценка механических характеристик сварных соединений с наклонной мягкой прослойкой может быть получена путем испытания вырезаемых образцов в контейнере с подпружиненными стенками, обеспечивающими поперечные смещения соединяемых элементов в процессе нагружения образцов, соответствующие податливости оболочковой конструкции /110/. Данный контейнер (рис. 3.42) включает в себя накладные пластины У. плотное прилегание которых к образцу, вырезаемому из оболочки и имеющему огфе-деленную кривизну поверхноста, осуществляется за счет вкладыщей 2, поджимаемых к образцу подпружиненными болтами 3. Форма вкладыщей подбирается в зависимости от кривизны поверхности оболочковых конструкций. [c.161]

Пат ченные расчетные методики, приведенные во 3 главе, учитывающие при оценке несущей способности сферических оболочек ориентацию разупрочненных участков (прослоек), бьши разработаны применительно к классу тонкостенных конструкций. В связи с этим их использование ограничено параметром толстостенности Ч = / / Л 0.1. Однако установленные закономерности по влиянию поперечной жесткости тонкостенных оболочек, ослабленных наклонными мягкими прослойками /2/ на их несущую способность, а так же разработанные в рамках настоящей главы принципы построения и математического описания сеток линий скольжения в толстостенных сферических оболочках позволяет распространить полученные расчетные методики на класс толстостенных оболочек (Ч 0.1). [c.237]

Одним 113 главных преимуществ ориентированных стеклопластиков является высокая удельная прочность в направлении армирования. Практическая реализация этого иреимуще-ства ограничена трудностями, обусловленными относительно низким сопротивлением ориентированных стеклопластиков межслойному сдвигу = 25 50 МПа, "= 2000 2500 МПа) и поперечному отрыву (/ i= 20- 55 МПа), а также сравнительно малой жесткостью ( П 25- 60 ГПа) даже в направлении укладки волокон. Несущая способность тонкостенных конструкций, работающих на устойчивость, в результате сравнительно низкой жесткости стеклопластиков часто теряется задолго до достижения напряжениями предельных значений [56, 80]. 1 1рн создании толстостенных изделий указанные отрицательные особенности начинают проявляться более ярко, так как возрастает число технологических факторов, определяющих эти особенности [6]. [c.6]

В практике судостроения широкое распространение имеют конструкции, выполненные в виде тонкостенных труб или барабанов цилиндрического либо конического образования, подверженных действию сил, приложенных по периметру поперечного сечения трубы (барабана) и расположенных в плоскости, перпендикулярной к оси конструкции. Примерами таких конструкций могут служить барабаны, которые ставятся под вращающиеся части различных установок для их подкреплений, дымовые трубы и т. п. Отличительной особенностью их является относительно малая местная жесткость тех сечений, где приложена внешняя нагрузка. Без соответствующего подкрепления, исключающего возникновенгте значительных деформаций сечений, использовать достаточно большую прочность всей конструкции нельзя. В связи с этим б статье излагаются основания для расчета местной прочности и жесткости тонкостенных труб и барабанов. Они применяются к двум наиболее частым случаям нагрузки сосредоточенной силой или распределенной равномерно по периметру сечения (когда внешняя нагрузка передается от подвижной части установки через шары или катки). В обоих случаях применение методов теории упругости позволяет определить изгибающий момент, срезы- [c.172]

Значение нагрузки / хл часто представляют в виде причем в ряде случаев коэффициент Кщ, 0,3...0,5 [5J. Для тонких гладких оболочек коэффициент существенно зависит от форм и размеров начальных неправильностей, что приводит к принципиальным трудностям его определения. Но в рационально спроектированных силовых тонкостенных конструкциях, разрушение которых связано с потерей устойчивости, удается добиться стабильного, а иногда и близкого к единице значения коэффициента хл- Достигается это путем использования трехслойных, вафельных, каркасированных, гофрированных оболочек, т.е. таких конструтсций оболочек, в которых существенно увеличивается изгибная жесткость стенки [5]. [c.214]

Исследованию устойчивости элементов тонкостенных конструкций, связанных с упругой средой, посвящено большое количество работ, которые подробно проанализированы в [109, ПО]. В этих работах предполагается наличие безотрывного контакта оболочки со средой и исследование проводится обычными методами теории устойчивости деформируемых систем. Напомним, что при большой относительной жесткости двухстороннего упругого основания do = k R /Eh I [146], отношение критических значений напряжения при сжатии вдоль оси цилиндрической оболочки, связанной с основанием а и свободной о о = a ia = I + d , = I lY3(1 — v )] (Eh/R). Таким образом, с ростом do величина о увеличивается. Поведение оболочки, прогиб которой ограничен односторонне, отличается качественно. Из физических соображений ясно, что в этом случае a d-> == onst. [c.18]

Предварительные примечания. Из практики эксплуатации обо-лочечных конструкций известно, что ребра жесткости, неразрывно связанные с оболочкой, являются концентраторами напряжений. Поэтому представляют интерес тонкостенные конструкции в виде оболочек, подкрепленных ребрами одностороннего действия. Так как ребра и оболочка в таких конструкциях жестко между собой не связаны, то соответствующая краевая задача может трактоваться как контактная с неизвестной областью активного взаимодействия. [c.521]

Известны пневматические уплотнители, состоящие из тонкостенных резиновых камер или резиновых камер армированных текстилем, применимых для герметизации малых (до 3—5 мм) зазоров (например уплотнения люков в самолетах). Уплотнение больших (порядка 25—50 мм) зазоров такими камерами затруднено либо из-за низкой прочности камер при больших деформациях, либо из-за повышенной жесткости армированных конструкций. От этого недостатка свободны пневматические уплотнители, состоящие [6, 7] из силового элемента — камеры и уплотняющего диафрагмы (рис. 7.3). Камера (рис. 7.3,6) состоит из резиновогс тонкостенного цилиндра, к концам которого привулканизованы цилиндрические днища. Подвод воздуха в камеру осуществляется через штуцер. Диафрагма (рис. 7.3, в) — плоская резиновая лента, края которой утолщены в виде круглых буртиков и предназначены для лучшего закрепления диафрагмы в посадочном гнезде. При монтаже камеру укладывают в сплющенном виде в гнездо, а диафрагма в поперечном сечении приобретает некоторый начальный прогиб. Такая установка диафрагмы уменьшает жесткость уплотнителя и устраняет горизонтальное натяжение рабочей части диафрагмы. С подачей воздуха камера раздувается и плотно облегает внутреннюю поверхность рабочей части диафрагмы, передавая на нее равномерно распределенную нагрузку, под действием которой [c.206]

Большое разнообразие планов, перекрываемых с помощью перекрестно-стержневых плит, может быть достигнуто путем комбинированного решения покрытий из пирамид на квадратном, треугольном и шестиугольном ос нованиях (рис. 197, л, м). Пластинчато-стержневые (кес сонные) системы состоят из тонкостенных алюминиевых пирамид, выполняющих роль среднего слоя в двухпояс ных конструкциях, что придает им высокую жесткость Тонкостенные пирамиды на квадратном или треуголь ном основании выполняют главным образом из алюмини евых сплавов. [c.231]

При проектировании тонкостенной конструкции, выполненной в виде подкрепленной цилиндрической оболочки с продольным силовым набором, возникает задача сделать оболочку возможно более жесткой, т. е. максимально ограничить перемещения в оболочке. При сохранении неизменной площади поперечного сечения (веса оболочки) последнее в какой-то степени может быть выполнено оптимальным размещением и выбором площадей сечений продольного набора в оболочке. В настоящей статье приводятся формулы для подсчета координат центра тяжести, центра изгиба и моментов инерции при изгибе и кручении при произвольном числе стрингеров, подкрепляющих оболочку. Здесь также даются некоторые рекомендации по определению оптимальных жесткостей оболочки при изгибе и кручении. Табл. 2, ил. 12, список лит. 2 назв. [c.327]

Для определения общих деформаций станин их предлагается рассматривать как балки постоянной приведенной жесткости, величина которой на изгиб и кручение определяется по расчетным зависимостям, полученным на основе решения задачи деформации станины как тонкостенной конструкции, состоящей из продольных стенок и перегородок [2]. В частности, станину двухстоечиого КРС, установленного на 3 опоры (рис. 1, а), можно представить как двухопорную балку, испытывающую изгибные деформации, заделанную но линии задних опор и испытывающую деформации кручения. [c.209]

Обкатка конструкций. Тонкостенные конструкции при сварке испытывают деформации не только в результате продольной и поперечной усадок и изгиба, но часто и от потери устойчивой формы равновесия. Это происходит вследствие образования напряжений сжатия, возникающих, как правило, в околощовных зонах параллельно швам. Потеря устойчивости, сопровождаемая искривлением, определяется величиной остаточных напряжений сжатия, характером их распределения по элементу, геометрическими размерами элементов, жесткостью его закреплений. Для устранения возможности потери устойчивой формы равновесия прибегают к мероприятиям конструктивного и технологического характера. К первой группе относятся следующие сокращение свободной длины тонкостенных элементов, приварка к ним элементов жесткости, например в форме ребер повышение жесткости закреплений. В некоторых случаях реализация указанных мероприятий не может быть осуществлена. При этом на помощь приходят технологические способы. [c.168]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...