Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

1724

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
07.01.2021
Размер:
1.64 Mб
Скачать

ЗАДАНИЕ 2.1. Для рассчитанной оболочки требуется построить эпюры погонных изгибающих моментов Мх и погонных поперечных сил Qx в месте примыкания оболочки к плоскому торцу, возникающих от внутреннего давления q, Н/см2 и вычислить главные напряжения и . Записать условие

прочности по третьей теории прочности. Допускаемое напряжение принять равным = 40 000 Н/см2.

По табличным формулам находим значения погонных краевых изгибающих моментов М0 и поперечных сил Q0 для случая примыкания цилиндрической оболочки к плоскому торцу, приняв следующие исходные данные:

геометр ческ е размеры

 

 

 

затухания

 

 

 

h1 = h2 = h = 1 cм; R = 30 см;

 

 

 

Супруг е постоянные Е = 2

н/см2;

= 0,3;

 

D1 = D2 = D = 1,83

нсм;

 

 

 

нтенс вность рад

альной нагрузки

 

 

б

 

 

q = 50 /cм2;

 

 

 

 

 

коэфф ц ент

 

перемещений

 

 

0,236 1/см.

 

 

 

Погонный зг

ающий момент в сечении оболочки, примыкающем к тор-

 

А

 

цу, вычисляется по формуле (2.13):

 

 

 

 

 

 

 

(2.13)

Погонная поперечная сила в этом сечении вычисляется по формуле (2.14)

 

 

 

 

И

 

 

 

 

 

(2.14)

Зная М0 и Q0, можно вычислитьДпогонные изгибающие моменты Мх и по-

гонные поперечные силы Qх вдоль образующей х:

 

 

 

 

 

 

(2.15)

 

 

 

 

 

(2.16)

Функции

,

и

берутся из табл. 2.2. В табл. 2.3 представле-

ны результаты вычислений ординат изгибающих моментов Мх и поперечных

сил Qх.

По данным таблицы 2.3 построены эпюры на рис. 2.3. Положение нулевых точек эпюры Qх определяется расстояниями (х0)1 = 1,25 см и (х0)2 = 14,8 см. В этих сечениях изгибающие моменты достигают максимума.

11

 

 

 

Таблица 2.3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

смх,

(βх)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

1258

 

5325

 

2440

 

Мх,

 

Qx,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

170

 

 

βх

 

 

(βх)

 

точки

 

(βх)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нсм/см

 

н/см

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

5170(βх)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

3

4

 

5

6

 

 

7

 

 

8

 

9

 

10

 

11

 

12

 

 

0

 

0

0

1,000

 

0

1,000

 

5170

 

 

1258

 

0

 

0

 

5170

 

1258

 

 

1

 

0,2

0,85

0,9653

 

0,1627

0,6398

 

5000

 

 

802

 

870

 

480

 

5870

 

322

 

 

2

 

0,4

1,65

0,8784

 

0,2610

0,3564

 

4537

 

 

448

 

1390

 

770

 

5927

 

322

 

 

3

 

0,6

2,54

0,7628

 

0,3099

0,1431

 

3940

 

 

180

 

1650

 

912

 

5590

 

732

 

 

4

 

0,8

3,40

0,6354

 

0,3223

0,0093

 

3284

 

 

12

 

1720

 

952

 

5004

 

964

 

 

5

 

1,0

4,25

0,5083

 

0,3096

0,1108

 

2625

 

 

136

 

1650

 

915

 

4275

 

1051

 

 

6

 

1,5

6,34

0,2384

 

0,2226

-0,2068

 

1237

 

 

260

 

1188

 

657

 

2425

 

917

 

 

7

 

2,0

8,5

0,0667

 

0,1230

-0,1794

 

345

 

 

226

 

655

 

362

 

1000

 

588

 

 

8

 

2,5

10,6

 

 

0,0492

-0,1149

 

 

86

 

 

144

 

262

 

145

 

176

 

289

 

 

 

 

 

 

 

0,0166

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

3,0

12,7

 

 

0,0071

--0,0563

 

 

218

 

 

70

 

37

 

21

 

181

 

91

 

 

 

 

 

 

 

0,0423

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

4,0 16,9 0,0019

 

 

134

 

 

2

 

74

 

41

 

208

 

43

 

 

 

 

 

 

 

0,0258

 

0,0139

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

5,0

21,2

 

 

0,0084

 

 

24

 

 

10

 

34

 

19

 

58

 

29

 

 

 

 

 

 

 

0,0046

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0065

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

Рисунок 2.3. Эпюрs Qх, Mx ,построенные по данным таблицы 2.3

12

Изгибающий момент в плоском днище вычисляется как для круглой пластины, нагруженной по контуру погонными радиальными моментами. Эти моменты постоянны по диаметру торца и вызывают шаровой изгиб. Кроме того, на торец действует равномерно распределенная нагрузка интенсивностью q. Она вызывает изгибающие моменты Mr, показанные на рис. 2.4.

В центре днища от нагрузки q

С

 

Эпюру радиальных изгибающих моментов

 

 

и

строим по принципу независимости действия

сил как суммарную эпюру моментов, возни-

кающих под действием моментов М0 и на-

грузки q.

 

 

 

 

Наиболее напряженная точка находится на

 

 

расстоянии (х0)1=1,25 см от места примыкания

 

 

цилиндрической оболочки к торцу. В этом

б

 

 

месте действуют погонные усилия:

 

 

My = Mx = 0,3 5950 = 1780 (н см)/см;

Р сунок 2.4. Эпюра Мр в плос-

 

ком днище

А

 

 

Для определения экваториального (окружного) нормального напряжения необходимо вычислить радиальное перемещение wx в сечении, в котором

производится вычисление напряжений:

 

 

 

Д

(2.17)

Наибольшие главные нормальные напряжения:

 

 

 

И

меридиональное, действующее вдоль образующей, по формуле (2.18)

 

 

 

(2.18)

экваториальное, действующее вдоль окружности, поперечного сечения,

по формуле (2.19)

 

 

 

Условие прочности по третьей теории прочности при

:

(2.19)

 

13

 

Контрольные вопросы к практической работе № 2

1)

Приведите классификацию тонкостенных пространственных покрытий.

2)

Главные радиусы кривизны цилиндрической оболочки.

3)

Как определить окружное (экваториальное) напряжение в цилиндриче-

ской оболочке?

 

4)

Как определить меридиональные напряжения в цилиндрической обо-

С

 

лочке?

 

5)

Изменится ли выражение для определения в цилиндрической оболоч-

ке при отсутств торцевых днищ?

6)

Относ тельная окружная деформация для цилиндрической оболочки

Особенности

 

вычисляется так же, как и для шаровой или нет?

7)

Как определяется относительная радиальная деформация ?

8)

Метод ка создан я КЭМ сферических оболочек вращения в ПК «Лира

9.6»

б

9)

Характерные осо енности наложения граничных условий в опорных

зонах ц л ндр ческ х о олочек;

 

10)

пр ложения нагрузок;

11)

Как е т пы конечных элементов использованы Вами для создания рас-

чётной схемы ц л ндр ческой о олочки? Почему?

12)

Прокомментировать полученные изополя напряжений .

13)

Прокомментировать полученные изополя перемещений. Как их ис-

пользуют при проектировании конструкций?

14)

В чем заключается принципиальное отличие работы плоских конструк-

ций покрытий от оболочек?

Д

15)

Условия безмоментного напряженного состояния оболочек. Система

разрешающих уравненийАи возможные способы ее решения.

 

 

И

14

Тема: Оболочки вращения. Конструктивные особенности. Расчет Практическая работа № 3

Определениеперемещенийипостроениеизогнутойсерединной поверхностицилиндрическойоболочкисзащемленнымиконцами аналитическиспроверкойполученныхрезультатовчисленнымиметодами

ЗАДАНИЕ. Цилиндрическая оболочка с защемленными концами (рис. 2), загружена рад альной равномерно-распределенной нагрузкой q , н/см. Требуется определ ть орд наты радиальных перемещений wx и построить изогнутую серед нную поверхность. Материал оболочки принять сталь с характе-

 

рист ками: модуль упругости Е = 2 105

Мн/м2;

= 0,3 (титан с характери-

С

 

 

; коэффициент Пуассона = 0,3. Ис-

 

 

Модуль упругости Е= 1,1

 

ходные данные пр нять по та лице 3.1.

 

 

 

 

Табл ца 3.1. Исходные данные к практической работе № 3

 

 

Рад ус о олоч-

Толщина

-

Длина

оболоч-

Нагрузка,

 

 

стиками

 

 

 

 

 

 

вар

ки, R, см

 

лочки, h1, см

 

ки, l, м

 

q , н/см

 

1

65

 

 

10

 

2,0

 

4,2

 

2

70

 

 

15

 

2,5

 

6,5

 

3

75

 

 

11

 

3,0

 

7,5

 

 

 

обо

3,5

 

 

 

4

30

 

 

12

 

 

2,0

 

5

35

 

 

13

 

3,5

 

2,5

 

6

40

 

 

14

 

2,5

 

3,0

 

7

45

 

 

16

 

3,0

 

2,5

 

 

 

 

А

 

 

8

50

 

 

17

 

1,8

 

4,0

 

9

40

 

 

12

 

1,6

 

1,7

 

10

45

 

 

14

 

1,4

 

1,9

Теоретические положения определения перемещений и построение

Д

изогнутой серединной поверхности цилиндрической оболочки

Цилиндрическая жесткость

 

 

(3.1)

Коэффициент затухания перемещений

И

Отношение

(3.2)

 

 

(3.3)

следовательно, оболочка длинная.

15

Перемещения w находим наложением решений для не защемленной оболочки, нагруженной радиальным давлением q (рис. 113,в), и для оболочки, нагруженной усилиями М0 и Q0 на торцах (рис. 113,б).

а

 

б

 

С

 

 

 

и

 

в

 

б

 

 

А

 

Рисунок 3.1. Цилиндрическая оболочка: а - расчетная схема и характер изогнутой сред-

 

Д

 

ней линии; б – схема первого нагружения; в – схема второго нагружения.

 

Условие совместности деформации

 

 

 

 

 

(3.4)

Условие защемления равенство нулю угла наклона касательной к обо-

лочке в защемлении:

 

И

 

 

 

(3.5)

Эти два условия такие же, как для оболочки, подкрепленной абсолютно жесткими кольцами. Поэтому выражения для изгибающего момента М0 и поперечной силы Q0 в защемлении те же, что и для подкрепленной оболочки:

(3.6)

Зная эти усилия, перемещения в любой точке можно вычислить по форму-

ле

(3.7)

Первый член в этой формуле вычисляется согласно (3.4), а второй

16

 

 

 

 

 

(3.8)

 

 

Характер изогнутой средней поверхности показан на рис. 3.1.

 

 

 

Контрольные вопросы к практической работе № 3

1)

Радиальное перемещение оболочки при отсутствии днищ при плоском на-

 

пряженном состоянии такое же, как при линейном?

2)

Как определить окружное (экваториальное) напряжение Т в цилиндрической

 

оболочке?

 

 

3)

 

Как определ ть мер д ональные напряжения m в цилиндрической оболоч-

относительная

 

 

ке?

 

 

 

С4) Относ тельная окружная деформация для цилиндрической оболочки вычис-

 

ляется так же, как

для шаровой или нет?

5)

Как определяется

 

радиальная деформация Т ?

6)

Услов я

безмоментного

 

напряженного состояния оболочек. Система разре-

 

шающ х уравнен й

возможные способы ее решения.

7)

Услов я моментного напряженного состояния оболочек.

8)

Метод ка создан я КЭМ сферических оболочек вращения в ПК «Лира 9.6»

9)

 

 

 

А

Характерные осо енности наложения граничных условий в опорных зонах

 

цилиндрических о олочек;

 

10)

Особенности приложения нагрузок;

11)

Какие типы конечных элементов использованы для создания расчётной

 

схемы цилиндрической о олочки? Почему?

12)

 

 

 

Д

Задание жесткостных характеристик КЭ модели.

13)

Прокомментировать полученные изополя перемещений. Как их ис-

 

пользуют при проектировании конструкций?

14)

Прокомментировать полученные изополя напряжений. Как их исполь-

 

зуют при проектировании конструкций?

15)

 

 

 

И

Классификация тонкостенных пространственных конструкций.

17

 

 

 

 

Тема: Пологие оболочки. Конструктивные особенности. Расчет

 

 

 

 

 

 

Практическая работа № 4

 

 

 

 

 

 

Проектирование плоской незамкнутой оболочки положительной

 

 

 

 

Гауссовой кривизны на прямоугольном плане при заданных

С

 

 

 

 

 

исходных данных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4.1. исходные данные для расчета плоской незамкнутой оболочки положи-

 

 

 

 

 

 

тельной Гауссовой кривизны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Размеры

в плане

 

f1

f2

f

Толщина

 

 

 

оболочки

 

 

 

 

оболочки,

 

вар

 

2а

2b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мм

 

1

 

 

18

24

 

 

 

 

1,75

2,4

3,0

30

 

2

 

 

18

30

 

 

 

 

1,6

2,8

4,0

40

 

 

 

 

б

 

 

 

 

3

 

 

18

36

 

 

 

1,5

3,2

4,5

50

 

4

 

 

12

15

 

 

 

1,2

1,5

2,5

30

 

5

 

 

12

18

 

 

 

1,1

1,75

3,00

40

 

6

 

 

12

21

 

 

 

1,0

1,8

3,2

50

 

7

 

 

12

24

 

 

 

1,2

2,2

3,5

30

 

8

 

 

9

12

 

 

 

0,9

1,1

2,3

40

 

 

 

 

 

А

 

 

 

9

 

 

9

15

 

 

 

0,8

1,4

2,7

50

 

10

 

 

9

18

 

 

 

0,75

1,7

3,0

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

 

 

Рисунок 4.1. Схема для расчета плоской незамкнутой оболочки положительной Гаус-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

совойДкривизны

 

 

 

 

Теоретические положения по проектированию плоских незамкнутых

 

оболочек положительной Гауссовой кривизны на прямоугольном плане

 

 

 

 

Пологими считаются оболочки, имеющие небольшой подъем над опор-

 

ным планом при f

a и

f

2

b .

 

 

 

 

 

 

1

5

 

 

5

 

 

 

Тип серединной поверхности характеризует форму оболочки. В качестве серединной поверхности рекомендуется принимать поверхность переноса или вращения. Образующими для всех поверхностей рекомендуется принимать круговые кривые. .

18

Расчёт плоских незамкнутых оболочек положительной Гауссовой кривизны на прямоугольном плане необходимо производить в соответствии с п. 11 СП 52 – 117 – 2008 Железобетонные пространственные конструкции покрытий и перекрытий. Часть 1. Методы расчета и конструирование.

Основные положения расчета таких оболочек приведены в п. 11.1 – 11.6

П 52 – 117 – 2008.

Рекомендации по расчёту – п. 11.7 – 11.19. Учет действительной жесткости контурных диафрагм и их влияние на напряженно-деформированное состояние оболочек приведен в п. 11.20 – 11. 22. Расчёт несущей способности оболочек необход мо производить в соответствии с п. 11.23 – 1139.

 

Контрольные вопросы к практической работе № 4

1)

Как е оболочки принято считать пологими?

С

2)

Как е поверхности рекомендуется принимать в качестве сере-

 

поверхности при проектировании плоской незамкнутой оболоч-

ки полож тельной Гауссовой кривизны на прямоугольном плане?

3)

При проект ровании с орных ж/б плоских незамкнутых оболо-

диннойчек положбтельной Гауссовой кривизны чем мотивируется выбор типа поверхности?

4)Как осуществляется членение оболочек на плиты при проектировании сборных ж/ плоских незамкнутых оболочек положительной Гауссовой кривизны?

5)На какие конструктивные элементы опираются оболочки положительной Гауссовой кривизны по контуру?

6)Допускается ли устройство в оболочках рассматриваемого типа устройство зенитных или светоаэрационных фонарей в средней зоне?

7)При проектировании многоволновых сборных пологих оболочек начиная с какой ве-личины нагрузки на покрытие используется неразрезная схема?

8)Какая система усилий возникает в пологой оболочке?

9)Какие расчетные теории используются при проектировании пологих оболочек? Почему?

10)Влияют ли контурные диафрагмы на напряженнодеформированное состояние оболочек?

11)Как рекомендуется определять количество арматуры, установленной в угловой зоне железобетонной пологой оболочки?

12)Какими способами возможно создать КЭ-модель плоских незамкнутых оболочек положительной Гауссовой кривизны?

13)Какие использованы типы КЭ? Почему?

14)Как обеспечивается совместная работа контурных элементов и самой пологой оболочки в ПК Лира?

15)Как выполняется армирование оболочки в ПК «Лира»?И

19

Тема: Незамкнутые сборные цилиндрические оболочки из арочного профнастила

Практическая работа № 5

Моделирование незамкнутой цилиндрической геометрически ортотропной оболочки из арочного профнастила без учета наличия

стыков и соединительных элементов в них

Табл ца 5.1. Исходные данные для проектирования незамкнутой цилиндрической

 

 

 

 

геометр чески ортотропной оболочки из арочного профнастила

 

 

и

 

Толщина

 

 

 

 

 

h, м

 

l, м

Длина

Тип про-

Ветровой

Снеговой

 

 

вар

 

 

 

 

оболочки,

филя

профиля,

район

район

 

 

 

 

 

 

L,

 

t, мм

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

1

 

2,0

 

12,0

6

листов

АН-60

1,0

II

III

 

 

2

 

2.1

 

11.8

7

листов

АН-60

1.1

I

II

 

 

3

 

2.3

 

11.6

8

листов

АН-60

1.2

III

I

 

 

4

 

2.5

 

11.4

9

листов

АН-60

1.5

II

I

 

 

5

 

2.7

 

11.2

10 листов

Н-60

1.2

I

II

 

 

6

 

1.8

 

10.0

5

листов

Н-60

0.9

III

III

 

 

7

 

1.6

 

6.3

4

листа

Н-60

0.8

II

IV

 

 

 

 

 

 

 

А

0.7

 

 

 

 

8

 

1.4

 

6.0

6

листов

Н-60

I

V

 

 

9

 

2.0

 

8.0

7

листов

Н-60

1.2

III

I

 

 

 

 

 

б

1.5

 

 

 

10

 

2.5

10.0 4 листа Н-60

III

II

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

Рис. 5.1. Схема незамкнутой цилиндрической геометрически ортотропной оболочки

 

 

 

 

 

 

 

из арочного профнастила

 

 

 

 

 

 

Теоретические положения по моделированию цилиндрической

 

 

 

геометрически ортотропной оболочки из арочного профнастила

 

При анализе таких оболочек необходимо принять следующие допуще-

 

ния:

 

деформации и углы поворота малыИ;

1)

 

2)

 

материал изотропен и подчиняется закону Гука.

 

 

Принятые ограничения позволяют свести задачу расчета оболочки к решению линейной двумерной краевой задачи. При этом сужается круг исследуемых задач, но вместе с тем подавляющее большинство тонкостенных конструкций в судо- и авиастроении, химическом машиностроении, строительстве и др. отраслях удовлетворяют сформулированным условиям.

20

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]