1.3.2. Розрахунок вафельної оболонки

В цьому пункті буде проведено розрахунок вафельної оболонки, тому що вона має багато переваг над гладкою. Серед них те, що вона має більшу згинаючу жорсткість, має більший момент інерції порівняно з гладкою. Вафельна також менш чутлива до початкових невірностей. Конструкції з неї можуть бути легше у 2-3 рази ніж з гладкої при однаковому навантаженні.

Розрахункова схема: конструктивно ортотропна оболонка.

Для вафельних конструкцій використовують таку наближену схему: подовжні та поперечні ребра умовно „ розмазуються ” і реальна підкріплена оболонка замінюється умовно гладкою, що має такі ж параметри жорсткості що і задана. Також для таких конструкцій, в загальному випадку, має місце анізотропія жорсткісних властивостей, яка пов’язана з особливостями матеріалу, а також з конструкцією. Проте, є можливість виділити напрям (площину), відносно якого конструкція має однакові властивості, тобто має місце ортотропна анізотропія.

Необхідно визначити параметри вафельної стінки, які забезпечують вимоги робото спроможності стінки та її мінімальну масу, враховуючи технологічні та конструктивні обмеження на ці параметри.

Рис.3

Таким чином виникає складна оптимізаційна задача. Для її вирішення використовують

різні оптимізаційні алгоритми, які потребують використання комп'ютерної техніки. Поряд

з такими підходами, при проектувальних розрахунках, використовують наближені підходи, завдяки яким можна просто визначити параметри оболонки, близької до оптимальної.

Один із методів:

1. Вводять безрозмірні параметри та Ф та всі розрахункові залежності виражаються через ці параметри:

2. На основі аналітичних та експериментальних досліджень авторами даються рекомендації по вибору оптимальних значень цих параметрів:

3. На далі використовується критерій рівностійкості:

Н еобхідно також враховувати, що при відносно малих навантаженнях та малих габаритах розрахункові значення: товщина полотна, ширина ребер можуть бути менше технологічних. Або, навпаки, при великих навантаженнях може виникнути ситуація, що ефективними будуть високі ребра з високими σкр. Тобто існує вище якого оболонка не існує.

Розрахунок вафельної оболонки буде проведений в програмі Shell.

Алгоритм програми Shell викладений в [1]

При розрахунку в першому випадку вафельна оболонка не використовується

1. Вихідні данні для програми Shell:

R = 1,5 м = 150 (см)

Т_е = 41,410^-4 Н= 41,4 (тс)

М_е = 0

Р_мах = 0,32 МПа = 3.2( кгс/см² )

Р_міn = 0,27 МПа = 2.7 (кгс/см²)

E = 6,610⁴ МПа = 660000 (кгс/см²)

_В= 370 МПа = 3700(кгс/см²)

Таблиця 3. Отримані значення параметрів

За розрахунком вафельної оболонки, маємо що умови робото спроможності бака виконуються з розрахунків на міцність. Вафельна оболонка не доцільна. Товщину приймаємо  = 0,00295 м

1.4. Розрахунок днищ бака