- •Московский Государственный Университет Машиностроения
- •Исходные данные для расчета
- •Аннотация
- •Содержание
- •4. Оптимизация конструкции сосуда……………………………………………………..43
- •Результаты компьютерного расчета
- •Результаты расчета сферической оболочки
- •Расчет цилиндрической оболочки под газовым давлением по безмоментной теории.
- •Исходные данные:
- •Решение:
- •Расчет конической оболочки под газовым давлением по безмоментной теории оболочки.
- •Исходные данные:
- •Решение:
- •Результаты расчета конической оболочки
- •2.1 Расчет узла сопряжения цилиндрической и сферической оболочки
- •Расчет цилиндрической оболочки
- •Результаты расчета цилиндрической оболочки
- •Расчет сферической оболочки
- •Результаты расчета сферической оболочки
- •2.2. Расчет узла сопряжения цилиндрической и конической оболочки
- •Результаты расчета цилиндрической оболочки
- •Расчет конической оболочки
- •,Где Координата границы зоны краевого эффекта
- •Результаты расчета конической оболочки
- •2.3 Сопоставление результатов компьютерного анализа с результатами аналитического расчета.
- •3. Оценка прочности заданной конструкции аппарата
- •4. Оптимизация конструкции сосуда
- •4.1. Подготовка исходных данных для оптимизации на эвм
- •Тор сфера-цилиндр
- •Тор конус-цилиндр
- •4.2. Компьютерный расчет и его результаты в оптимизированной оболочечной конструкции
- •III. Результаты расчета напряжений (табл. 4.14-4.19).
- •График интенсивности напряжений
- •5. Сравнительный анализ напряженно-деформированного состояния исходной и оптимизированной конструкции аппарата
Результаты расчета цилиндрической оболочки
|
, Нмм/мм |
Н/мм |
Н/мм |
Δ*, мм |
Δ, мм |
0 |
23190 |
1400.004 |
-2309 |
0.331 |
-0.98 |
0,4 |
9043.9 |
1400.004 |
-2001 |
0.331 |
-0.86 |
0,8 |
747.776 |
1400.004 |
-1133 |
0.331 |
-0.522 |
1,2 |
-3140.3 |
1400.004 |
-199.901 |
0.331 |
-0.159 |
1,6 |
-4213.7 |
1400.004 |
562.703 |
0.331 |
0.137 |
2,0 |
-3792.1 |
1400.004 |
1085 |
0.331 |
0.34 |
2,4 |
-2789.2 |
1400.004 |
1387 |
0.331 |
0.458 |
2,8 |
-1740.2 |
1400.004 |
1526 |
0.331 |
0.512 |
3,2 |
-895.5748 |
1400.004 |
1561 |
0.331 |
0.525 |
Расчет конической оболочки
Меридиональный изгибающий момент
, (14)
Нормальное кольцевое усилие
, (15)
Радиальное перемещение
(16)
,Где Координата границы зоны краевого эффекта
=1356 мм.
x*=1356 <x=1828 (мм)-оболочка является «длиной» .
Вычисления по формулам 14 -16 выполняем для ряда значений аргумента () в интервале 03.2 шагомhζ= 0.4.
Значения безмоментных составляющих нормального кольцевого усилия =1089.26 Н/мм и радиального перемещения* заимствуем из решения задачи по безмоментной теории.
Результаты расчета конической части оболочки сводим в таблицу 2.4.
Таблица 2.4.
Результаты расчета конической оболочки
|
, Нмм/мм |
, Н/мм |
, Н/мм |
Δ*, мм |
Δ, мм |
0 |
23190 |
1089.26 |
-2332 |
0.682 |
-0.98 |
0,4 |
7548.4 |
1089.26 |
-1659 |
0.682 |
-0.683 |
0,8 |
-1098.9 |
1089.26 |
-533.881 |
0.682 |
-0.249 |
1,2 |
-4748.7 |
1089.26 |
553.565 |
0.682 |
0.144 |
1,6 |
-5369.9 |
1089.26 |
1391 |
0.682 |
0.431 |
2,0 |
-4497.1 |
1089.26 |
1936 |
0.682 |
0.608 |
2,4 |
-3140.2 |
1089.26 |
2233 |
0.682 |
0.698 |
2,8 |
-1856.9 |
1089.26 |
2354 |
0.682 |
0.732 |
3,2 |
-881.9424 |
1089.26 |
2371 |
0.682 |
0.735 |
По результатам расчета строим графики распределения меридиональных изгибающих моментов нормальных кольцевых усилий и радиальных перемещений вдоль образующей сосуда в области сопряжения цилиндрической и сферической оболочек (рис. 2.8, 2.9, 2.10). На графиках видно, что изгиб оболочек локализован в узких зонах, примыкающих к крайним сечениям. За пределами этих зон напряженно-деформированное состояние оболочек практически не отличается от безмоментного состояния.
Рис. 2.8. Меридиональный изгибающий момент в зоне сопряжения
цилиндрической и конической оболочек
Рис. 2.9. Нормальное кольцевое усилие в зоне сопряжения
цилиндрической и конической оболочек
Рис. 2.10. Радиальные перемещения в зоне сопряжения цилиндрической и конической оболочек
2.3 Сопоставление результатов компьютерного анализа с результатами аналитического расчета.
После выполнения аналитического расчёта узлов оболочки, сравним полученные результаты (табл.2.5) с компьютерным расчетом (табл.2.6).
Таблица 2.5.
Аналитический расчёт | ||||||
Результаты расчёта меридиональных изгибающих моментов и нормальных кольцевых усилий узле сопряжения цилиндрической и сферической оболочек | ||||||
Nt(cф) |
Nt(цил) |
Ms(сф) |
Ms(цил) |
Δ(сф) |
Δ(цил) | |
-3535 |
-3386 |
27004 |
27004 |
-1.437 |
-1.437 | |
Результаты расчёта меридиональных изгибающих моментов и нормальных кольцевых усилий в узле сопряжения цилиндрической и конической оболочек | ||||||
Nt(кон) |
Nt(цил) |
Ms(кон) |
Ms(цил) |
Δ(кон) |
Δ(цил) | |
-2332 |
-2309 |
23190 |
23190 |
-0.98 |
-0.98 |
Таблица 2.6.
Компьютерный расчёт | |||||||
Результаты расчёта меридиональных изгибающих моментов и нормальных кольцевых усилий узле сопряжения цилиндрической и сферической оболочек | |||||||
Nt (cф) |
Nt(цил) |
Ms(сф) |
Ms (цил) |
Δ(сф) |
Δ(цил) | ||
-3460,28 |
-3281 |
-26958,32 |
-26956,94 |
-1,3576 |
-1,3576 | ||
Результаты расчёта меридиональных изгибающих моментов и нормальных кольцевых усилий в узле сопряжения цилиндрической и конической оболочек | |||||||
Nt(кон) |
Nt(цил) |
Ms(кон) |
Ms (цил) |
Δ(кон) |
Δ(цил) | ||
-2409,14 |
-2275,66 |
-22761,57 |
-22761,57 |
-0,9666 |
-0,9666 |
1.Отличаются знаками меридиональные изгибающие моменты (табл.2.5 и 2.6).
Но это не ошибка, различие знаков объясняется тем, что мы считали по классической теории , а не по универсальной , это означает ,что значения Ms , Mt, Q , полученные аналитическим расчётом, будут отличаться знаками с Ms, Mt, Q , полученные компьютерным расчётом.
2. Погрешность аналитического расчета относительно компьютерного, определяем по формуле: . Наибольшая погрешность составляет 3.2%
Сопоставление аналитического (табл.2.1-2.4) и компьютерного (табл.1.1-1.12) расчетов оболочки показало, что их результаты отличаются друг от друга несущественно, следовательно, если перед нами стоит задача проверить правильность работы программы “Shell”, можно сделать вывод, что программа работает корректно и компьютерный анализ дает правильный результат.
По результатам анализа напряженного деформируемого состояния необходимо выполнить оценку прочности заданной конструкции аппарата.