41946
Анализ напряженного состояния аппарата, нагруженного внутренним давлением и изгибающим моментом
Лабораторная работа
Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы
В соответствии с этой теорией меридиональные и кольцевые напряжения возникающие в стенке цилиндрической оболочки составляют: ; ; МПа МПагде r радиус оболочки по срединной поверхности r = 01055м Из приведенных соотношений видно что напряжения вызванные внутренним давлением р постоянны не зависят от положения сечения на оболочке. При изгибе колонны в её стенках возникают нормальные в меридиональном направлении а также касательные напряжения которыми в виду их малости можно пренебречь. Меридиональные напряжения определяются по...
Русский
2013-10-26
410.71 KB
10 чел.
Лабораторная работа №6
Анализ напряженного состояния аппарата, нагруженного
внутренним давлением и изгибающим моментом
Цель работы:
Теоретическая часть
При определении напряжений от давления р за расчетную схему корпуса колонны принимается тонкостенная оболочка, которую можно рассматривать по безмоментной теории. В соответствии с этой теорией меридиональные и кольцевые напряжения, возникающие в стенке цилиндрической оболочки, составляют:
; ;
МПа
МПа
где r радиус оболочки по срединной поверхности (r = 0,1055м)
Из приведенных соотношений видно, что напряжения, вызванные внутренним давлением р, постоянны (не зависят от положения сечения на оболочке). Кроме того, в соответствии с безмоментной теорией, они равномерно распределены по толщине стенки оболочки.
При определении напряжений от ветровой нагрузки за расчетную схему колонны принимается консольная балка, защемленная на конце и находящаяся под действием распределенной нагрузки. В связи с тем, что нагрузка распределена неравномерно, при проведении практических расчетов колона по высоте разбивается на n участков. На каждом участке интенсивность распределенной нагрузки усредняется, а сама нагрузка заменяется сосредоточенной силой Qi, приложенной в центре тяжести соответствующего участка колонны (рис 1б).
Ветровая нагрузка на каждом участке определяется как сумма статической и динамической составляющих:
где ,,- площадь, высота и диаметр колонны на данном участке.
Усредненный ветровой напор на участке i равен:
,
где 0,7 аэродинамический коэффициент при обтекании цилиндра; - коэффициент, учитывающий увеличение напора с высотой; - ветровой напор на высоте 10м для данного географического района.
Динамическая составляющая ветрового напора определяется как
,
где - масса участка,- ускорение центра тяжести участка при упругих поперечных колебаниях колонны.
Ускорение определяется жесткостью корпуса колонны и фундамента, периодом собственных колебаний аппарата, положением (координата Хi) рассматриваемого участка.
При изгибе колонны в её стенках возникают нормальные (в меридиональном направлении) , а также касательные напряжения, которыми, в виду их малости, можно пренебречь.
Меридиональные напряжения определяются по формуле:
где М изгибающий момент в сечении с координатой х (рис 1), у расстояние от оси z до точки, в которой определяется напряжение (рис 2)
Рисунок 2 Распределение напряжений по сечению колонного аппарата.
Момент инерции сечения колонны относительно оси z равен:
, ,
,- внутренний и наружный диаметр колонны
Максимальное меридиональное напряжение в сечении аппарата можно найти из выражения:
;
где - момент сопротивления сечения колонны относительно оси z.
Из приведенных соотношений видно, что напряжения от изгибающего момента по сечению колонны распределяются по линейному закону и достигают наибольших по абсолютной величине значений на её нагруженной поверхности. На наветренной стороне эти напряжения растягивающие, а на подветренной сжимающие (рис.2,в).
Изгибающий момент М от ветреной нагрузки достигает наибольшего значения в заделке:
,
а на участке за последней силой (рис1,б) в соответствии с принятой расчетной схемой М=0. Общее уравнение изгибающих моментов может быть записано с следующем виде:
,
где - изгибающий момент на участке j, расположенном между силами и ; - сосредоточенная сила, приложенная в точке с координатой ; - координата точки, в которой определяется момент .
Наибольшее напряжение от изгибающих сил:
МПа, возникает в сечении с координатой х = 120мм.
Определим эквивалентные напряжения от изгибающих сил по третей теории прочности:
;
МПа
Изгибающие напряжения от ветровой нагрузки совпадают по направлению с меридиональными напряжениями от внутреннего давления, но в отличие от последних изменяются по сечению и по высоте колонны. Кольцевые напряжения от ветровой нагрузки равны нулю.
Результирующие напряжения:
;
Максимальные напряжения на наветренной стороне:
;
а на подветренной:
;
Экспериментальная часть
;
где - коэффициент тензочувствительности; - разность показаний прибора ВСТ-4 для датчиков, ориентированных в меридиональном направлениях (датчики с четными номерами); - разность показаний прибора для датчиков, ориентированных в кольцевом направлении (нечетные);
Описание экспериментальной установки
Рисунок 3 Схема экспериментальной установки
Экспериментальная установка (рис.3) имитирует расчетную схему колонного аппарата, нагруженного внутренним давлением р и двумя сосредоточенными силами Q1 и Q2, которые заменяют статическую составляющую ветровой нагрузки (ри.1б).
Корпус колонны 1 выполнен из стандартной стальной трубы наружным диаметром Dн=219мм и толщиной стенки δ=8мм. Днища колонны стандартные эллиптические. Высота корпуса Нк = 1550мм. Аппарат опирается на цилиндрическую опору, изготовленную из такой же стальной трубы высотой Ноп = 500мм. Давление в колонне обеспечивается плунжерным насосом 5 и фиксируется манометром 3 (рабочая среда машинное масло). Сосредоточенные силы создаются двумя винтовыми домкратами 9 и замеряются пружинными динамометрами 8 и индикаторными часового типа. Координаты приложения нагрузок (расстояние от основания колонны) X1=700мм, Х2=1760мм.
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
В лабораторной работе были определены напряжения, возникающие в вертикальной колонне от действия внутреннего давления, от ветровой нагрузки и от их совместного воздействия. Теоретические и экспериментальные данные расходятся незначительно, значительное расхождение наблюдается в нескольких точках, что можно объяснить погрешностью при снятии измерений, возможной неисправностью оборудования. По полученным данным были построены графики зависимости напряжения от координаты сечения х, а также график изгибающего момента от координаты х, на котором можно выделить две прямые, пересекающиеся в точке приложения силы Q2. От действия внутреннего давления в аппарате возникают меридиональные и кольцевые силы, которые постоянны по всему сечению аппарата. Напряжения, возникающие от ветровой нагрузки, меридиональные напряжения изменяются по сечению аппарата в зависимости от координаты х (эти напряжения максимальны в заделке). Напряжения от изгибающего момента по сечению колонны распределяются по линейному закону и достигают наибольшей по абсолютной величине значений на её нагруженной поверхности. На наветренной стороне эти напряжения растягивающие, а на подветренной сжимающие. При ветровой нагрузке не возникают кольцевые напряжения, так как сила Q действует только в вертикальной плоскости.
Выводы:
В результате проведенных расчетов определили меридиональные и кольцевые напряжения. Построили графики зависимостей напряжения от координаты х по теоретическим и экспериментальным данным. Провели сравнение результатов теоретических расчетов и экспериментальных данных.
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
83278. | Урок мислення | 53 KB | |
Мета: Формувати уявлення про значення води як одну з найпоширеніших і незвичайних речовин у природі поглибити уявлення про різні стани води формувати навички самостійного перетворення води вчити експериментувати. | |||
83279. | Відтворювання цілого з частин. «Збери картинку», «Шматочок» | 145 KB | |
Активізувати пізнавальну діяльність учнів; сприяти розвитку пам’яті учнів, уяви, мислення, мови, моторики. Формувати в учнів просторові уявлення, привчати їх до самостійного творчого мислення. Розширювати кругозір, розвивати прагнення бути активним у виконанні колективних творчих вправ. | |||
83280. | Осінь щедра, прощавай! | 82.5 KB | |
Мета: вчити бачити красу рідного краю, милуватися її дарами. Розвивати спостережливість, творчі здібності. Виховувати любов до праці, шанобливе ставлення до хліба, повагу до традицій рідного краю. | |||
83281. | Розквітни красою на щастя, на долю, моя Україно | 573 KB | |
Обладнання: книга - Усний журнал із оформленням сторінок карта України символіка народні символи: кетяги калини барвінок чорнобривці вишиті рушники образ Матері Божої вінок із квітів символів колоски пшениці дитячі малюнки із краєвидами фотоматеріали міста дитячі журнали Моя країна... | |||
83282. | Про доброту і милосердя | 51.5 KB | |
Ще з давніх часів доброта і милосердя були в традиціях нашого народу. Природним вважалося допомогти знедоленому, нещасному,поділитися шматком хліба, дати притулок бездомному, захистити старість,немічність, скривдженого. Добро виховується в наших душах і серцях старанням і бажанням його творити. | |||
83283. | Україно, ти моя молитва… Літературно-музичне свято | 56 KB | |
Юнак. Україна! Одне тільки слово – і ми входимо у світи сивої, мов жито, історії і барвінкової юності, у світи трагедійного епосу і поетичного відродження, у світи героїчних діянь і неповторної краси. Дівчина. Україно! Про тебе сиві кобзарі співали, що ти обездолена чайка-небога... | |||
83284. | Україна – наш спільний дім | 317 KB | |
Мета: Узагальнити та систематизувати знання учнів про Україну її історію державні та народні символи. На уроках ви співали пісні й декламували вірші знайомились з державною символікою знаходили на карті її ріки міста і гори засвоювали мову звичаї і традиції читали оповідання з історії. | |||
83285. | Україна та її історія на уроках зарубіжної літератури | 121.5 KB | |
Мета: Поглибити знання учнів про життя і творчість зарубіжних письменників, пов’язаних з Україною, її історією та культурою; сприяти творчо – асоціативній діяльності, розвивати дослідницькі та комунікативні навички. | |||
83286. | Вірю в майбутнє твоє, Украіно! | 49 KB | |
А я вважаю, що кожен народ має право на самобутність, свою мову, свою культуру. І той, хто не поважає свою мову, свій народ,- той не поважає,перш за все,себе. Хіба англійці соромляться своєї мови, а французи говорять китайською? Хіба ми гірші за інші народи? | |||