Неопределимой конструкции

в [21] был установлен принцип стационарности взаимной потенциальной энергии, который привел к глобальному условию оптимальности лишь для статически определимых конструкций. В случае статически неопределимых конструкций этот принцип доставил, однако, лишь условие стационарности веса конструкции в окрестности рассматриваемого проекта.

Таким образом, для удобства расчета на ЭВМ многократно статически неопределимых конструкций с дополнительными разрывами неизвестных перемещений и усилий могут быть применены два подхода, общим для которых является разделение всех неизвестных на две группы: перемещения и усилия, непрерывные во всех сопряжениях либо претерпевающие разрыв на заданную величину, и величины, претерпевающие разрыв на неизвестную величину, определяемую с помощью дополнительных соотношений для этих сопряжений. Первый подход заключается в том, что расчленение конструкции на базисные подконструкции выполняют по сопряжениям, в которых имеют место разрывы неизвестных величин. Тогда все базисные подконструкции представляют собой последовательно сопряженные элементы с непрерывными искомыми величинами. При стыковке подконструкции решается дополнительная система алгебраических уравнений относительно неизвестных величин перемещений и усилий в местах расчленения, порядок которой, как правило, относительно небольшой. При построении этой системы в ней сосредоточиваются все индивидуальные особенности конструкции, связанные с рассматриваемыми разрывными сопряжениями. Расчленение конструкции указанным способом уменьшает порядок последней системы уравнений, если часть перемещений и усилий в местах расчленения является известной.

зазоры в соединениях крышки и корпуса реактора, коэффициенты трения) . Это требует при проектировании, расчете напряжений и оценке прочности корпусных конструкций рассмотрения большого числа вариантов взаимодействия с целью учета наименее благоприятного возможного их сочетания либо задания ограничений на условия изготовления и эксплуатации, исключающих неблагоприятный вариант напряженного состояния. Учесть указанные особенности разъемных соединений при использовании традиционных методов расчета для многократно статически неопределимых конструкций, например, методом сил представляется весьма трудоемким, поэтому рекомендуемые в настоящее время нормами расчетные схемы рассматривают отдельные узлы корпусных конструкций без учета указанных условий взаимодействия, пренебрегая силами трения, ограничениями по взаимным перемещениям в посадочных соединениях крышки и корпуса, контактными податливостями фланцев. В частности, изменение усилия затяга шпилек фланцевых соединений в различных режимах определяется без полного учета деформаций всей конструкции, что не позволяет обоснованно выбрать величину предварительного затяга шпилек.

В статье описываются методика и результаты определения давлений в опорно-поворотных устройствах экскаваторов на моделях малых размеров, выполненных из материала с низким модулем упругости. Указанная* методика позволяет получить эпюры распределения давлений применительно к конкретным конструкциям, т. е. с учетом большинства действующих факторов. Для выполнения условий подобия при испытании модели опорно-поворотного устройства не вводится никаких дополнительных ограничений. Они остаются теми же, что и при испытаниях на моделях обычных статически неопределимых конструкций. Это становится понятным при условии, что распределение давлений зависит от жесткости нижней рамы и поворотной платформы и не зависит от контактной деформации тел качения и опорных кругов. Специальная расчетная оценка прогибов нижней рамы и поворотной платформы, а также индикаторные замеры на модели показывают, что при имеющихся соотношениях размеров в карьерных экскаваторах типа ЭК.Г-4 влияние контактных деформаций может не учитываться. В дальнейшем при экспериментальном определении удельных давлений это было

12. И. В. Урбан, Теория расчета статически неопределимых конструкций, Трансжелдориздат, 1937.

В данной работе этот метод расчета многократно статически неопределимых конструкций с независимыми разрывными сопряжениями и линейными соотношениями между перемещениями и усилиями в них распространен на нелинейные дополнительные соотношения, а также на зависимые разрывные сопряжения, которыми, как будет показано ниже, характеризуются особенности взаимодействия разъемных фланцевых соединений новых типовых корпусных конструкций [4]. Разработанный метод наиболее целесообразен при использовании ЭВМ, для которых некоторое увеличение времени счета при определении жесткостей и податливостей конструкции вполне компенсируется универсальностью, компактностью

Корпусные конструкции энергетических установок помимо разнообразия составляющих их элементов и узлов [1, 2, 4], требующих совместного рассмотрения при расчете напряженного состояния, включают, как показано выше, большое разнообразие условий их взаимодействия, особенно в узлах разъема фланцевых соединений. Некоторые из этих условий могут быть определены численными методами теории упругости (упругие контактные податливости фланцев) или экспериментально (податливости резьбовых соединений или пластических прокладок); для других условий, существенно влияющих на напряженное состояние всей конструкции, могут быть заданы лишь возможные пределы их изменения (допуски на зазоры в соединениях крышки и корпуса реактора, коэффициенты трения). Это требует при проектировании, расчете напряжений и оценке прочности корпусных конструкций рассмотрения большого числа вариантов взаимодействия с целью учета наименее благоприятного возможного их сочетания либо задания ограничений на условия изготовления и эксплуатации, исключающих неблагоприятный вариант напряженного состояния. Учесть указанные особенности разъемных соединений при использовании традиционных методов расчета многократно статически неопределимых конструкций, например методом сил [1, 4], из-за большой трудоемкости не представляется возможным; поэтому рекомендуемые в настоящее время расчетные схемы [4] рассматривают отдельные узлы корпусных конструкций без учета указанных условий взаимодействия, пренебрегая силами трения, ограничениями по взаимным перемещениям в посадочных соединениях крышки и корпуса, контактными податливо-стями фланцев. В частности, изменение усилия затяга шпилек фланцевых соединений в различных режимах определяется без полного учета деформаций всей конструкции, что не позволяет обоснованно выбрать величину предварительного затяга шпилек.

суммы Q Ч" Ру, а от р зависят и перемещения (рс), и напряжения (ру). Именно развитие самоуравновешенных напряжений р^ определяет все основные закономерности поведения статически неопределимых конструкций.

Нормативную нагрузку от веса снега определяют по горизонтальной проекции воспринимающей поверхности, и ее принимают равной 103 Па. Толщину обледенения на оттяжках, канатах и решетчатых элементах металлоконструкций принимают равной 1... 1,2см при удельном весе льда 9 кН/м3. Перегрузки от снега и обледенения при расчете не учитывают. Снеговую и ветровую нагрузки одновременно не учитывают. Нагрузки, вызываемые температурными изменениями окружающей среды, указывают в технических заданиях на проектирование крана и учитывают только при расчетах статически неопределимых конструкций. Допускается принимать интервал колебаний температур ±40° С.

Рассмотрим последовательность расчета на долговечность подшипников качения применительно к двухопорным и приводимым к ним схемам установки валов. Отличие от расчета статически неопределимых конструкций подшипниковых узлов заключается только в способе определения осевых и радиальных нагрузок.

Метод конечных элементов — метод расчета многократно статически неопределимых конструкций, основанный на совместном рассмотрении напряженного состояния системы небольших элементов конечного размера.

Рис. 10.12. Определение предельной нагрузки для трехстержневой статически неопределимой конструкции

При некоторых условиях для статически неопределимой конструкции не только при растяжении, но и при сжатии уровень нагрузок, соответствующих наступлению общей неустойчивости, может значительно превышать нагрузки, вызывающие местную неустойчивость. Гораздо более вероятно, однако, что начало общей неустойчивости в виде выпучивания опережает появление местной неустойчивости или следует сразу же за ней. Существенная роль матрицы в волокнистом армированном композиционном материале заключается в фиксировании волокон в слое и самих слоев в материале. Относительная легкость выпучивания отдельных волокон и слоев композита при сжатии является наиболее сильным ограничением использования армирующих волокон для усиления материала в направлении действия сжимающих нагрузок.

а — моменты внутренних и внешних сил; б, в — распределение и работа сил в сечении; г — взаимная связь прочности элементов конструкции; д — влияние деформативности элемента на несущую способность статически неопределимой конструкции

Преобразование статически неопределимой конструкции в кинематический механизм. Спроектировать конструкцию равнопрочной, т. е. такой, чтобы разрушение ее по всем расчетным сечениям происходило одновременно, как правило, не удается. Это связано не только с уровнем наших знаний о работе конструкций в предельной стадии, но и с требованиями технологии изготовления, транспортирования и монтажа элементов сооружения, с требованиями его возведения и с действием на него в различные моменты различных групп нагрузок. В процессе исчерпания несущей способности отдельных сечений конструкции происходит перераспределение усилий, при этом уменьшается степень статической неопределимости системы. Перед разрушением конструкция в пределах зоны разрушения становится статически определимой системой и при дальнейшем увеличении нагрузки разрушается мгновенно — хрупко или с образованием кинематического механизма. В некоторых случаях может произойти разрушение отдельных элементов конструкции и связанное с этим перераспределение усилий в сооружении. Однако такое перераспределение может и не вызвать разрушения всей конструкции.

Сочетание методов строительной механики оболочек и колец и теории упругости. Вместо использования приближенных соотношений, связывающих контактные перемещения и давления в разъемных соединениях, возможно определение местной податливости путем решения краевых задач теории упругости для этих зон. При малой ширине площадок контакта, составляющих 1/10—1/5 толщины фланцев и расположенных на краю фланцев, здесь' также удобно использовать предположение, что осевые контактные напряжения распределены линейно и могут быть заменены нормальными и изгибающими контактными усилиями. При этом разрывные сопряжения, естественно, включаются в общую расчетную схему составной многократно статически неопределимой конструкции. Получающиеся в соответствии с принятым предположением перемещения на площадках контакта несколько отличались от линейных, однако максимальное отклонение не превышало 5% наибольшего значения прогиба на площадке. Эту величину можно приближенно считать оценкой погрешности принятого предположения, так как компенсирующие эти отклонения напряжения составили такую же часть от заданных.

брусьях статически неопределимой конструкции; в) для выяснения влияния неточностей в размерах элементов или температурных удлинений на форму конструкции. Все деформации и обусловленные ими перемещения считаются величинами весьма малыми по сравнению с исходными геометрическими элементами конструкции, поэтому размеры и углы вводятся в расчеты без учета их изменения вследствие деформации и влияние отдельных факторов на величину окончательных усилий или перемещений можно суммировать. В этом состоит принцип сложения действия сил для достаточно жестких конструкций.

б) при составлении системы уравнений для определения усилий в брусьях статически неопределимой конструкции;

На примере балки рассмотрим, какая существует связь между формой (деформациями) статически неопределимой конструкции (каким является многоопорный цилиндр турбины) и реакциями ее опор. Для правомерной аналогии с цилиндром, представляющим собой пространственную конструкцию, необходимо помнить, что статически неопредели-мая система в плоскости характеризуется числом опор больше двух (ср. с рис.38).

Как показано выше, при сборке турбины на заводском стенде должны быть обеспечены определенная соосность корпусных частей, требуемая по условиям соосности роторов, и определенное нагружение всех опор статически неопределимой конструкции.

В качестве технического средства на современном этапе для фиксирования и воспроизведения высотных отметок опор может применяться гидростатический уровень. При этом для обеспечения определенного нагруже-ния всех опор многоопорной статически неопределимой конструкции на заводах применяют динамометры.

металла, суммируются в разд. 8.6. Предварительное н а-тружение и применение статически неопределимой конструкции. Разнообразным эффективным методом повышения усталостной прочно-Путь Б сти' который требует много изо-^Путь$ бретательности со стороны конструктора, является рметод предварительного нагружения. Этот метод заключается в применении механического устройства для приложения и сохранения нагрузки в критической зоне детали. В действительности создается статически неопределимая конструкция с двумя деталями, через которые передается нагрузка. Прочность увеличивается или путем уменьшения знакопеременного напряжения, или путем создания среднего i сжимающего напряжения в критическом элементе так, как это изложено выше.