Нагрузкам относятся

ми нагрузками, приложенными поочередно в 1/4 диагонального пролета. Средняя волна модели загружалась нагрузкой, приложенной в центре и распределенной по периметру окружности диаметром 12,5 см. На третьей волне модели нагрузка прикладывалась через кольцо диаметром 23,7 см. При этом модель сначала была доведена до разрушения нагрузкой в центре оболочки, а затем — в двух точках нагрузками, приложенными на скате в 1/4 диагонального пролета. При испытании между кольцами из арматурной проволоки, распределявшими нагрузку, и оболочкой прокладывался резиновый лист толщиной 5 мм; на кольцо нагрузка передавалась при помощи металлических пластин.

ных выше точках, затем модели доводились до разрушения нагрузками, приложенными в центре оболочек. Схемы нагрузок и размещения приборов представлены на рис. 2.39.

Рис. 3.49. Общий вид загруженной конструкции (а) и схема трещин на нижней поверхности конструкции при разрушении ее нагрузками, приложенными к среднему и крайнему поперечным ребрам (б)

2) образец круглого или прямоугольного сечения, положенный на две опоры, изгибается двумя равными по величине медленно возрастающими нагрузками, приложенными на

Примерами применения в машиностроении сжатых стержней с осевыми нагрузками, приложенными к промежуточным сечениям, могут служить ходовые винты токарно-винторезиых станков, сквозные штоки поршневых компрессоров и т. д.

Примерами применения в строении сжатых стержней с нагрузками, приложенными к промежуточным сечениям, могут служить ходовые винты токарно-винторезных станков, сквозные штоки поршневых компрессоров и т. д.

Нетрудно убедиться, что столбцы матрицы [ВЧ ] представляют собой усилия в точках 0' и 0', вызываемые единичными перемещениями этих точек при отсутствии внешних нагрузок, приложенных к стержневому элементу, а вектор QQ', как следует из зависимости (2.49), является вектором краевых обобщенных усилий, обусловленных внешними нагрузками, приложенными к ij-му стержневому элементу, при нулевых смещениях точек 0' и 0; [см. ниже (2.57)].

Матрица [7?] является матрицей реакций, а вектор Qf — вектором реакций рассматриваемого конечного элемента в локальной системе координат О^^з- Нетрудно убедиться, что столбцы мдтрицы [R^] представляют собой обобщенные усилия в узлах конечного элемента, вызываемые единичными обобщенными перемещениями этих узлов при отсутствии внешних нагрузок на конечный элемент, а вектор Q, как это следует из (4.1), является вектором узловых обобщенных усилий, обусловленных внешними поверхностными и массовыми нагрузками, приложенными к рассматриваемому конечному элементу, при нулевых обобщенных перемещениях этого элемента.

(7) Рассчитываем напряжения невязки на внешней поверхности тела, обусловленные нагрузками, приложенными к поверхности трещины, которые определены на этапе (4). Для удовлетворения граничных условий по напряжениям на внешних границах к последним прикладываем напряжения, равные и противоположно направленные напряжениям невязки. Рассчитываем эквивалентные узловые усилия в тех конечных элементах, которые выходят на внешнюю границу, пользуясь формулами

Будем предполагать, что геометрия пластины или оболочки представлена на рис. 1; кроме того, для простоты предположим, что конструкция содержит только одну поверхностную трещину, как показано на рис. 1(с). Пусть N(XI) и М(хл) будут мембранными и изгибающими нагрузками, приложенными в нейтральной плоскости, которые с точки зрения статики эквивалентны напряжениям 022(^1, 0, л:3), возникающим в прослойке [ — а < < xi < a, —ft/2 < Хз < А/2 — L (xi) } (рис. 1 (с) ) . Первое допущение, которое делается при введении рассматриваемой модели, заключается в том, что трещина длины 2а принимается сквозной

Рассматривается тонкостенная труба с круговой осью малой кривизны, круглого поперечного сечения. Труба испытывает плоский поперечный изгиб, вызванный нагрузками, приложенными на концах. Нормальные напряжения в такой трубе с учетом деформации контура сечения определены в [1] (граничные условия выполнены по Сен-Венану). В настоящей работе через нормальные напряжения [1] определяются касательные напряжения в трубе из условия равновесия.

Нагрузками, приложенными к верхнему шпангоуту, являются (рис. 3.11): Qx, Qv — перерезывающие силы, направленные вдоль осей ох и оу; N — осевая сила, направленная вдоль оси oz; Mvz, М2Х — изгибающие моменты, действующие в плоскостях уог, хог, и крутящий момент Mxv.

К статическим нагрузкам относятся такие, которые медленно возрастают от нуля и, достигнув некоторого конечного значения, далее остаются неизменными. Примером статической объемной нагрузки может служить система центробежных сил инерции, действующая на ротор электродвигателя в период его разгона и при дальнейшем равномерном вращении.

ко всей или части поверхности тела, вторые распределены по его объему. В качестве примеров поверхностных нагрузок можно указать давление колеса на рельс, нагрузку, передаваемую якорной цепью на барабан лебедки, давление пара на стенки барабана котла. К объемным нагрузкам относятся силы тяжести и силы инерции рассчитываемого элемента конструкции.

К кратковременным нагрузкам относятся: снеговые нагрузки; ветровые нагрузки; нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования (подвесных кранов, тельферов) и мостовых опорных кранов; монтажные нагрузки.

К особым нагрузкам относятся: сейсмическое воздействие; воздействие просадок основания, обусловленных коренным изменением структуры грунта (при жестком - рамном соединении конструкций покрытий с колоннами).

* На практике статические, или строго постоянные, нагрузки встречаются редко. К постоянным нагрузкам относятся режимы с отклонением до 20%.

Статическая нагрузка постоянна или мало изменяется с течением времени. К таким нагрузкам относятся собственная масса конструкции, давление газа или жидкости в резервуарах или трубах, постоянная сила затяжки болтов.

Усталостная прочность трубопроводов и их соединений. Трубопроводы многих машин подвергаются одновременно статическим и динамическим нагрузкам. К первым относятся рассмотренные статические нагрузки, обусловленные внутренним давлением жидкости, а также нагрузки, развивающиеся при монтаже трубопровода и возникающие в результате температурных деформаций трубопроводов и элементов конструкции машины. Ко вторым нагрузкам относятся нагрузки, возникающие при частотных деформациях (колебаниях) трубы, обусловленных пульсацией давления жидкости и гидравлическими ударами, а также колебаниях (вибрациях) самих трубопроводов, вызываемых внутренними и внешними возмущениями. Следовательно, напряжения, возникающие в материале трубопровода, создаются суммой перечисленных составляющих, причем основное место в этой сумме занимают составляющие, обусловленные динамическими факторами и в особенности при их повторяемости.

Модели нагружения. Эти модели содержат схематизацию внешних нагрузок по координатам, времени, а также по воздействию внешних полей и сред. Силовые нагрузки, действующие на конструкции, можно разделить на три группы: 1) объемные или массовые силы; 2) поверхностные силы; 3) сосредоточенные силы. Объемные нагрузки действуют на каждую частицу внутри тела. К таким нагрузкам относятся: собственный вес конструкции, силы инерции, силы магнитного притяжения и т.п. Поверхностные нагрузки распределены по значительным участкам и являются результатом взаимодействия различных конструктивных элементов одного с другим или с другими физическими объектами (например, давление жидкости или раза на стенки сосуда, давление ветра на оболочку градирни и т.п.). Если силы действуют на небольшую поверхность конструкции, то их можно рассматривать как сосредоточенные нагрузки, условно приложенные в одной точке. По характеру действия нагрузки можно разделить на статические и динамические. Статическая нагрузка возрастает от нуля до своего номинального значения и остается постоянной во время эксплуатации конструкции. Переменное, или динамическое, погружение — нагружение, изменяющееся во времени. Часто встречающимся видом переменного нагружения являются циклические нагрузки, характеризующиеся периодическим изменением значения и/или знака. Модели нагружения должны учитывать воздействие полей и сред. Наиболее существенным является воздействие температурного поля. Изменение температуры элементов конструкций вызывает температурные деформации. Если они не удовлетворяют уравнениям совместности деформаций, то в элементах конструкций возникают температурные напряжения, значения которых часто оказываются соизмеримы со значениями напряжений, возникающих от воздействия внешних сил. Кроме того, изменение температуры влияет на механические характеристики конструкционных материалов. В некоторых случаях приходится учитывать влияние нейтронного облучения, электромагнитного поля, воздействие коррозионных сред.

Эта переменная нагрузка, действующая с частотой порядка 10~3 Гц, называется нагрузкой функционирования, так как она неизбежно сопутствует функционированию самолета и предопределяет его назначение как летательного аппарата. К переменным нагрузкам относятся также дополнительные, в определенном смысле паразитные нагрузки, реально возникающие из-за воздействия атмосферной турбулентности и неровностей аэродромов. Частота этих нагрузок находится в диапазоне от десятых долей до единиц герц. Наконец, промежуточное положение между нагрузками функционирования и дополнительными нагрузками занимают маневренные нагрузки. Некоторые из них являются неизбежными при выполнении полета, другая же часть связана с управлением самолетом в процессе воздействия атмосферной турбулентности. На практике для пассажирских самолетов маневренные нагрузки на крыло и нагрузки от воздействия турбулентности рассматриваются совместно.

По времени действия на линейную часть трубопровода нагрузки разделяют на постоянные, временные и особые [6, 13, 20, 27, 95, 120, 125, 198, 217, 229, 257]. К постоянным нагрузкам относятся: масса трубопровода, давление грунта, предварительное напряжение трубопровода (упругий изгиб). К временным нагрузкам относятся нагрузки, действующие меньше расчетного периода эксплуатации. По СНиПу это — внутреннее давление,, температурные воздействия, упругие деформации грунта. Деформации грунта, сопровождающиеся изменением его структуры, .относятся к особым нагрузкам. По характеру действия на конструкцию различают нагрузки статические, циклические и динамические. К статическим нагрузкам условно относят такие, время приложения или изменения которых велико по сравнению с периодом собственных упругих колебаний конструкций. Расчетная нагрузка при эксплуатации определяется следующим выражением [27]:

Таким образом, решение уравнений безмоментной теории содержит четыре произвольных функции интегрирования. Они должны определяться из четырех граничных условий на торцах оболочки. Расчет по безмоментной теории цилиндрических оболочек чрезвычайно прост и достаточно надежен, если внешние нагрузки изменяются по координатам л; и ф не слишком резко. К таким нагрузкам относятся, как правило, гидростатические и аэродинамические нагрузки.

На ракету действуют поверхностные и объемные нагрузки. К п о-верхностным нагрузкам относятся аэродинамическое давление, давление газов в камере сгорания и сопле двигателя, реакции различных опорных устройств и т. д. Объе м н ы е н а г р у з-к и являются следствием действия поля тяготения и инерции. В каждый момент времени система всех сил, приложенных к ракете, находится в равновесии. Это означает, что вектор равнодействующей объемных сил равен по значению и противоположен по знаку вектору paBjroдействующей всех поверхностных сил. Это следствие принципа Даламбера позволяет просто решать задачи, связанные с особенностями нагружения конструкций ракет. Силу тяги можно рассматривать как поверхностную силу, направленную по оси двигателя. При полете вне атмосферы эта сила является единственной поверхностной силой, приложенной к ракете. Следовательно, в этом случае равнодействующая объемных сил должна быть равна по значению и противоположна по знаку силе тяги. Из этого следует, что ракету в полете можно рассматривать как тело, находящееся в некотором поле тяготения, направление и интенсивность которого определяются силой тяги двигателей. Перегрузка этого поля пх = Fl(mg), где F — сила тяги; т — масса ракеты; g —- ускорение свободного падения. То же будет и при полете в атмосфере при отсутствии поперечных сил. Только в этом случае