Содержание

1. Компьютерный анализ напряженно-деформируемого состояния заданной

конструкции аппарата……………………………………………………..….……….6

1.1. Создание расчетной схемы для компьютерного анализа ...……………….........6

1.2. Подготовка исходных данных для компьютерного анализа .………………….7

1.3. Компьютерный расчет заданной оболочки……………………………………...9

1.4. Результаты компьютерного расчета………………………………………….....11

2. Проверочный расчет узлов сопряжения цилиндрического корпуса аппарата со сферической крышкой и коническим днищем с помощью аналитического метода………………………………………………………………………………….....29

2.1. Расчет узла сопряжения конической и цилиндрической оболочек……..…….29

2.2. Расчет узла сопряжения цилиндрической и сферической оболочек…...…......35

2.3.Сопоставление результатов компьютерного анализа с результатами

аналитического расчета……………..……………………………………………41

3. Оценка прочности заданной конструкции аппарата……………..……………….......42

4. Оптимизация конструкции сосуда……………………………………………………..43

4.1. Подготовка исходных данных для оптимизации на ЭВМ..…………….….......43

4.2. Компьютерный расчет и его результаты в оптимизированной оболочечной конструкции……………………………...……………………………………………45

5. Сравнительный анализ напряженно-деформированного состояния исходной и

оптимизированной конструкции аппарата……………………..……………………..83

1. Компьютерный анализ напряженно деформируемого состояния заданной конструкции аппарата

1.1. Создание расчетной схемы для компьютерного анализа

Чтобы выполнить компьютерный анализ напряженно-деформированного состояния для заданной оболочечной конструкции, необходимо составить расчетную схему.

Рис. 1.1. Расчетная схема заданной оболочки

1.2. Подготовка исходных данных для компьютерного анализа

Представим исходные данные заданной оболочки в виде удобном для компьютерного расчета. Перечислим все необходимые данные и поясняющие изображения для всех элементов, в порядке их ввода в программе расчета.

Коническая оболочка

Элемент №1 - коническая оболочка.

R1=0 мм,

R2=1400 мм,

DZ=1175 мм

h=19 мм.

Цилиндрическая оболочка

Элемент №2 – цилиндрическая оболочка.

R=1400 мм,

DZ=1400 мм,

h=18 мм.

Рис. 1.3. Цилиндрическая оболочка

Цилиндрическая оболочка

Элемент №3 - цилиндрическая оболочка.

R=1400 мм,

DZ=1400 мм,

h=18 мм.

Рис. 1.4. Цилиндрическая оболочка

Сферическая оболочка

Элемент №4 - сферическая оболочка

R=2440.7 мм,

α1=145˚,

α2=180˚,

h=19 мм.

Рис. 1.5. Сферическая оболочка

Шпангоут

Узел №2 – шпангоут

Н = 60 мм,

В= 60 мм,

Ro=1430 мм.

1.3. Компьютерный расчет заданной оболочки

Компьютерный расчет на ЭВМ будем производить при помощи программы «Синтез и анализ напряженно деформированного состояния составных конструкций» (Версия 3.0 для Windows). Программа выполняет компьютерный расчет следующими дифференциальными уравнениями:

,

,

,

,

,

,

где – осевое перемещение точек координатной поверхности оболочки;

–радиальное перемещение точек координатной поверхности оболочки;

–угол поворота нормали к срединной поверхности оболочки;

; ;;

–меридиональный изгибающий момент;

R – радиальное (распорное) усилие в оболочке;

F – осевое усилие в оболочке;

–угол между нормалью и осью вращения;

r – радиус параллельного круга;

–цилиндрическая жёсткость.

Алгоритм выполнения работы в программе:

1. Запустить программу «Shell00.exe».

2. В меню «Файл» выбирать команду «Создать…» и в раскрывшемся окне ввести имя файла, в котором будет сохранена наша оболочка.

3. Зайти в меню «Синтез», «Оболочечные элементы» и выбрать команду «Установить». Программа выведет список всех необходимых элементов для создания заданной конструкции.

4. Далее поочередно указать тип элемента, его номер и соответствующие ему ранее пересчитанные исходные данные. Механические параметры E, ,  – задаем согласно условию задачи.

5. Затем выбрать меню «Шпангоуты» и команду «Установить» и задать параметры нашего шпангоута.

6. Далее выбирать меню «Опоры» и команду «Установить» и выбирать осевую опору.

7. В меню «Нагрузки» выбрать «Равномерное давление» и задаем его q[МПа].

8. Для выполнения расчета составленной оболочечной конструкции сначала выйти в начальное меню с помощью кнопки «Выход», а затем нажать кнопку «Расчет».

9. Сохранить составленную оболочку и полученный результат.

Полученные результаты представим в таблицах 1.1.-1.12. и графиках 1.7.-1.17.