استقرار ملف المقطع العرضي أثناء تقليل الأنابيب. التحضير لتقليل الأنابيب المتوترة. وصف خوارزمية الحساب
UDC 621.774.3
دراسة ديناميكيات التغيرات في سماكة جدار الأنابيب أثناء التخفيض
K.Yu. ياكوفليفا ، بي. باريشكو ، في. كوزنتسوف
يتم عرض نتائج دراسة تجريبية لديناميكيات التغييرات في سمك جدار الأنابيب أثناء الدرفلة والرسم في قوالب متجانسة وقوالب أسطوانية. يتضح أنه مع زيادة درجة التشوه ، لوحظ زيادة أكثر كثافة في سمك جدار الأنبوب في عمليات الدرفلة والرسم في قوالب الأسطوانة ، مما يجعل استخدامها واعدًا.
الكلمات الدالة: الأنابيب المشكلة على البارد ، الأنابيب ذات الجدران السميكة ، سحب الأنابيب ، سماكة جدار الأنبوب ، جودة السطح الداخلي للأنبوب.
توفر التكنولوجيا الحالية لتصنيع الأنابيب ذات الجدران السميكة المشكلة على البارد ذات القطر الصغير من الفولاذ المقاوم للتآكل استخدام عمليات الدرفلة على البارد في مصانع الدرفلة على البارد والرسم اللاصق اللاحق في قوالب متجانسة. من المعروف أن إنتاج الأنابيب ذات القطر الصغير بالدرفلة على البارد يرتبط بعدد من الصعوبات بسبب انخفاض صلابة نظام "قضيب المغزل". لذلك ، للحصول على مثل هذه الأنابيب ، يتم استخدام عملية الرسم ، بشكل أساسي بدون مغزل. يتم تحديد طبيعة التغيير في سماكة جدار الأنبوب أثناء الرسم اللوني من خلال نسبة سمك الجدار S والقطر الخارجي D ، والقيمة المطلقة للتغيير لا تتجاوز 0.05-0.08 مم. في هذه الحالة ، لوحظ سماكة الجدار عند النسبة S / D< 0,165-0,20 в зависимости от наружного диаметра заготовки . Для данных соотношений размеров S/D коэффициент вытяжки д при волочении труб из коррозионно-стойкой стали не превышает значения 1,30 , что предопределяет многоцикличность известной технологии и требует привлечения новых способов деформации.
الهدف من العمل هو دراسة تجريبية مقارنة لديناميكيات التغيرات في سماكة جدار الأنابيب في عمليات التخفيض عن طريق الدرفلة ، والرسم في قالب متجانسة ولفافة.
تم استخدام الأنابيب المشكلة على البارد كفراغات: 12.0x2.0 مم (S / D = 0.176) ، 10.0x2.10 مم (S / D = 0.216) من الصلب 08Kh14MF ؛ أبعاد 8.0x1.0 مم (S / D = 0.127) من الصلب 08X18H10T. تم تلدين جميع الأنابيب.
تم تنفيذ الرسم في قوالب متجانسة على طاولة سحب متسلسلة بقوة 30 كيلو نيوتن. لسحب الأسطوانة ، استخدمنا قالبًا مع أزواج إزاحة من بكرات BP-2 / 2.180. تم تنفيذ الرسم في قالب الأسطوانة باستخدام نظام قياس الدائرة البيضاوية. تم إجراء تصغير الأنابيب بالدرفلة وفقًا لمخطط المعايرة "البيضاوي" في حامل من بكرتين بقطر لفات يبلغ قطرها 110 مم.
في كل مرحلة من مراحل التشوه ، تم أخذ عينات (5 قطع لكل خيار دراسة) لقياس القطر الخارجي وسماكة الجدار وخشونة السطح الداخلي. تم إجراء قياس الأبعاد الهندسية وخشونة السطح للأنابيب باستخدام الفرجار الإلكتروني TTTC-TT. ميكرومتر النقطة الإلكتروني ، مقياس بروفيلومتر Surftest SJ-201. اجتازت جميع الأدوات والأجهزة التحقق المترولوجي اللازم.
يتم إعطاء معلمات التشوه البارد للأنابيب في الجدول.
على التين. يوضح الشكل 1 الرسوم البيانية لاعتماد الزيادة النسبية في سمك الجدار على درجة التشوه e.
تحليل الرسوم البيانية في الشكل. يوضح الشكل 1 أنه أثناء التدحرج والرسم في قالب أسطواني ، بالمقارنة مع عملية الرسم في قالب متجانسة ، لوحظ تغيير أكثر كثافة في سمك جدار الأنبوب. هذا ، وفقًا للمؤلفين ، يرجع إلى الاختلاف في مخطط حالة الإجهاد للمعدن: أثناء الدرفلة والسحب بالبكرة ، تكون ضغوط الشد في منطقة التشوه أصغر. يكون موقع منحنى تغيير سماكة الجدار أثناء سحب الأسطوانة أقل من منحنى تغيير سمك الجدار أثناء التدحرج بسبب ضغوط الشد المرتفعة قليلاً أثناء سحب الأسطوانة بسبب التطبيق المحوري لقوة التشوه.
الحد الأقصى لوظيفة التغيير في سمك الجدار كدالة لدرجة التشوه أو الانخفاض النسبي على طول القطر الخارجي الذي لوحظ أثناء التدحرج يتوافق مع القيمة S / D = 0.30. بالقياس مع الاختزال الساخن بالدلفنة ، حيث لوحظ انخفاض في سمك الجدار عند S / D> 0.35 ، يمكن افتراض أن تقليل البرودة عن طريق الدرفلة يتميز بانخفاض في سمك الجدار بنسبة S / D> 0.30.
نظرًا لأن أحد العوامل التي تحدد طبيعة التغيير في سمك الجدار هو نسبة ضغوط الشد والشعاع ، والتي تعتمد بدورها على المعلمات
رقم المرور أبعاد الأنبوب ، مم S ، / D ، Si / Sc Di / Do
التخفيض بالدرفلة (أنابيب مصنوعة من الصلب بدرجة 08X14MF)
О 9.98 2.157 216 1.О 1.О 1.О О
1 9.52 2.23O 0.234 1.034 0.954 1 .30 80.04
2 8.1O 2.35O O.29O 1.O89 O.812 1.249 O.2O
Z 7.01 2.324 O.332 1.077 O.7O2 1.549 O.35
التخفيض بالدرفلة (الأنابيب المصنوعة من الصلب بدرجة 08X18H10T)
О 8، О6 1، О2О О، 127 1، О 1، О 1، О О
1 7.OZ 1.13O O.161 1.1O8 O.872 1.O77 O.O7
2 6.17 1.225 0.199 1.201 0.766 1.185 0.16
ج 5.21 1.310 0.251 1.284 0.646 1.406 0.29
التخفيض بالسحب في قالب أسطواني (أنابيب مصنوعة من الصلب بدرجة 08X14MF)
О 12.ОО 2.11 О.176 1.О 1.О 1.О О
1 10.98 2.20 0.200 1.043 0.915 1.080 0.07
2 1O.O8 2.27 O.225 1.O76 O.84O 1.178 O.15
Z 9.O1 2.3O O.2O1 1.O9O O.751 1.352 O.26
التقليل من خلال الرسم في قالب متجانسة (أنابيب مصنوعة من الصلب درجة 08X14MF)
О 12.ОО 2.11О О.176 1.О 1.О 1.О О
1 1O.97 2.135 0.195 1.O12 O.914 1.1O6 O.1O
2 9.98 2.157 O.216 1.O22 O.832 1.118 O.19
ج 8.97 2.160 0.241 1.024 0.748 1.147 0.30
Di ، Si هما ، على التوالي ، القطر الخارجي وسماكة جدار الأنبوب في الممر الأول.
أرز. 1. اعتماد الزيادة النسبية في سمك جدار الأنبوب على درجة التشوه
ra S / D ، من المهم دراسة تأثير نسبة S / D على موضع الطرف الأقصى لوظيفة تغيير سماكة جدار الأنبوب في عملية التخفيض. وفقًا لبيانات العمل ، عند نسب S / D أصغر ، يتم ملاحظة القيمة القصوى لسمك جدار الأنبوب عند التشوهات الكبيرة. تمت دراسة هذه الحقيقة على مثال عملية التخفيض بواسطة درفلة الأنابيب بأبعاد 8.0x1.0 مم (S / D = 0.127) من الصلب 08Kh18N10T بالمقارنة مع البيانات الموجودة على أنابيب الدرفلة بأبعاد 10.0x2.10 مم ( S / D = 0.216) من الصلب 08Kh14MF. تظهر نتائج القياس في الشكل. 2.
الدرجة الحرجة للتشوه التي لوحظت عندها القيمة القصوى لسمك الجدار أثناء دحرجة الأنابيب مع النسبة
S / D = 0.216 كان 0.23. عند درفلة الأنابيب المصنوعة من الصلب 08Kh18N10T ، لم يتم الوصول إلى الحد الأقصى للزيادة في سمك الجدار ، لأن نسبة أبعاد الأنبوب S / D ، حتى عند أقصى درجة من التشوه ، لم تتجاوز 0.3. هناك ظرف مهم هو أن ديناميكيات الزيادة في سماكة الجدار أثناء تقليل الأنابيب عن طريق الدرفلة مرتبطة عكسياً بنسبة أبعاد S / D للأنبوب الأصلي ، وهو ما يتضح من الرسوم البيانية الموضحة في الشكل. 2 ، أ.
تحليل المنحنيات في الشكل. يوضح الشكل 2 ب أيضًا أن التغيير في نسبة S / D أثناء درفلة الأنابيب المصنوعة من الصلب بدرجة 08Kh18N10T والأنابيب المصنوعة من الصلب بدرجة 08Kh14MF لها نفس الخصائص النوعية.
S0 / A) = 0.127 (08X18H10T)
S0 / 00 = 0.216 (08X14MF)
درجة التشوه ، ب
VA = 0 ؛ 216 (08X14MF)
(So / Da = 0A21 08X18H10T) _
درجة التشوه ، є
أرز. الشكل 2. التغييرات في سمك الجدار (أ) ونسبة S / D (ب) اعتمادًا على درجة التشوه أثناء دحرجة الأنابيب بنسب S / D ابتدائية مختلفة
أرز. 3. الإدمان الحجم النسبيخشونة السطح الداخلي للأنابيب على درجة التشوه
في عملية التخفيض طرق مختلفةتم أيضًا تقييم خشونة السطح الداخلي للأنابيب من خلال متوسط الانحراف الحسابي لارتفاع الخفة الدقيقة Ra. على التين. يوضح الشكل 3 الرسوم البيانية لاعتماد القيمة النسبية للمعامل Ra على درجة التشوه عندما يتم تقليل الأنابيب عن طريق الدحرجة والرسم في قوالب متجانسة
صوف السطح الداخلي للأنابيب في الممر الأول وعلى الأنبوب الأصلي).
تحليل المنحنيات في الشكل. يوضح الشكل 3 أنه في كلتا الحالتين (التدحرج والرسم) تؤدي الزيادة في درجة التشوه أثناء التصغير إلى زيادة معامل Ra ، أي أنه يؤدي إلى تدهور جودة السطح الداخلي للأنابيب. ديناميات التغيير (الزيادة) في معامل الخشونة مع زيادة درجة التشوه في حالة
تتجاوز مجاري الأنابيب عن طريق التدحرج في عيارين من بكرتين بشكل كبير (حوالي مرتين) نفس المؤشر في عملية الرسم في قوالب متجانسة.
وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن ديناميكيات التغييرات في معلمة الخشونة للسطح الداخلي تتوافق مع الوصف أعلاه لديناميكيات التغييرات في سمك الجدار لطرق التخفيض المدروسة.
بناءً على نتائج البحث ، يمكن استخلاص الاستنتاجات التالية:
1. إن ديناميكيات التغييرات في سمك جدار الأنبوب لطرق تقليل البرودة المدروسة هي نفسها - سماكة شديدة مع زيادة درجة التشوه ، والتباطؤ اللاحق في زيادة سماكة الجدار مع تحقيق قيمة قصوى معينة عند درجة معينة نسبة أبعاد الأنبوب S / D والانخفاض اللاحق في زيادة سمك الجدار.
2. ترتبط ديناميكيات التغيرات في سماكة جدار الأنبوب عكسياً بنسبة أبعاد الأنبوب الأصلية S / D.
3. لوحظ أكبر ديناميكية لزيادة سمك الجدار في عمليات الدرفلة والرسم في قوالب الأسطوانة.
4. تؤدي زيادة درجة التشوه أثناء التخفيض عن طريق التدحرج والرسم في قوالب متجانسة إلى تدهور حالة السطح الداخلي للأنابيب ، في حين أن الزيادة في معامل الخشونة Ra أثناء التدحرج تحدث بشكل مكثف أكثر مما يحدث أثناء الرسم. مع الأخذ في الاعتبار الاستنتاجات المستخلصة وطبيعة التغيير في سمك الجدار أثناء التشوه ، يمكن القول أنه من أجل سحب الأنابيب في قوالب الأسطوانة ،
سيكون التغيير في معلمة Ra أقل كثافة من التدحرج ، وأكثر كثافة مقارنة بالرسم الأحادي.
ستكون المعلومات التي تم الحصول عليها حول انتظام عملية تقليل البرودة مفيدة في تصميم مسارات لتصنيع الأنابيب المشكلة على البارد من الفولاذ المقاوم للتآكل. في الوقت نفسه ، يعد استخدام عملية السحب في قوالب الأسطوانة واعدًا لزيادة سمك جدار الأنبوب وتقليل عدد الممرات.
المؤلفات
1. بيسك ، م. تشوه بارد أنابيب فولاذية. خلال ساعتين ، الجزء الأول: التحضير للتشوه والرسم / M.B. بيسك ، أ. جريخوف ، ف. سلافين. -Sverdlovsk: منتصف الأورال. الكتاب. دار النشر ، 1976 - 232 ص.
2. Savin، G.A. رسم الأنابيب / G.A. المقتصد. -M: علم المعادن ، 1993. - 336 ص.
3. شفيكين ، ف. تكنولوجيا الدرفلة على البارد وتقليل الأنابيب: كتاب مدرسي. البدل / V.V. شفيكين. - سفيردلوفسك: دار النشر UPI im. سم. كيروفا ، 1983. - 100 ص.
4. تكنولوجيا ومعدات إنتاج الأنابيب / V.Ya. Osadchiy ، AS Vavilin ، V.G. زيموفيتس وآخرون ؛ إد. في يا. أوسادشي. - م: انترميت للهندسة ، 2007. - 560 ص.
5. Barichko، B.V. الأساسيات العمليات التكنولوجية OMD: ملاحظات المحاضرة / B.V. باريشكو ، ف. دوبينسكي ، ف. كرينوف. - تشيليابينسك: دار النشر SUSU ، 2008. - 131 ص.
6. بوتابوف ، آي إن. نظرية إنتاج الأنابيب: كتاب مدرسي. للجامعات / I.N. بوتابوف ، أ. كوليكوف ، في. درويان. - م: علم المعادن ، 1991. - 424 ص.
ياكوفليفا كسينيا يوريفنا ، باحث مبتدئ ، معهد الأبحاث الروسي لصناعة الأنابيب (تشيليابينسك) ؛ [البريد الإلكتروني محمي]
باريشكو بوريس فلاديميروفيتش ، نائب رئيس قسم الأنابيب غير الملحومة ، معهد الأبحاث الروسي لصناعة الأنابيب (تشيليابينسك) ؛ [البريد الإلكتروني محمي]
كوزنتسوف فلاديمير نيكولايفيتش ، رئيس مختبر التشوه البارد في مختبر المصنع المركزي ، Sinarsky Pipe Plant OJSC (Kamensk-Uralsky) ؛ [البريد الإلكتروني محمي]
نشرة جامعة ولاية جنوب الأورال
سلسلة "علم المعادن" ___________2014 ، المجلد 14 ، العدد 1 ، الصفحات 101-105
دراسة التغييرات الديناميكية لسمك جدار الأنابيب في عملية التخفيض
K.Yu. ياكوفليفا ، معهد الأبحاث الروسي في صناعة الأنابيب والأنابيب (RosNITI) ، تشيليابينسك ، الاتحاد الروسي ، [البريد الإلكتروني محمي],
ب. Barichko ، المعهد الروسي للأبحاث في صناعة الأنابيب والأنابيب (RosNITI) ، تشيليابينسك ، الاتحاد الروسي ، [البريد الإلكتروني محمي],
في. Kuznetsov ، JSC "Sinarsky Pipe Plant" ، Kamensk-Uralsky ، الاتحاد الروسي ، [البريد الإلكتروني محمي]
نتائج الدراسة التجريبية للتغيرات الديناميكية لسمك جدار الأنبوب أثناء الدرفلة ، يتم وصف الرسم في كل من قطعة واحدة وقوالب الأسطوانة. أظهرت النتائج أنه مع زيادة التشوه ، فإن النمو الأسرع لجدار الأنبوب لوحظ في الدحرجة والرسم باستخدام الأسطوانة. يمكن استنتاج أن استخدام الأسطوانة هو أكثر الطرق الواعدة.
الكلمات المفتاحية: الأنابيب المشكلة على البارد ، الأنابيب ذات الجدران السميكة ، سحب الأنابيب ، سماكة جدار الأنبوب ، جودة السطح الداخلي للأنبوب.
1. Bisk M.B. ، Grekhov I.A ، Slavin V.B. Kholodnaya deformatsiya stal "nykh trub. Podgotovka k deformatsii i volochenie. Sverdlovsk، Middle Ural Book Publ.، 1976، vol. 1. 232 p.
2 سافين ج. أنبوب Volochenie. موسكو ، Metallurgiya Publ. ، 1993. 336 p.
3. شفيكين ف. التكنولوجيا kholodnoy prokatki i redutsirovaniya trub. سفيردلوفسك ، أورال بوليتيكن. إنست. سنة النشر ، 1983. 100 ص.
4. Osadchiy V.Ya.، Vavilin A.S.، Zimovets V.G. وآخرون. Tekhnologiya i obrudovanie trubnogo proizvodstva. Osadchiy V.Ya. (محرر). موسكو ، Intermet Engineering Publ. ، 2007. 560 ص.
5. Barichko B.V.، Dubinskiy F.S.، Kraynov V.I. Osnovy tekhnologicheskikh protsessov OMD. تشيليابينسك جامعة. Publ ، 2008. 131 ص.
6. Potapov I.N. ، Kolikov A.P. ، Druyan V.M. Teoriya trubnogo proizvodstva. موسكو ، Metallurgiya Publ. ، 1991. 424 p.
3.2 حساب الجدول المتداول
يتمثل المبدأ الأساسي لبناء العملية التكنولوجية في التركيبات الحديثة في الحصول على أنابيب من نفس القطر الثابت في مطحنة مستمرة ، مما يسمح باستخدام قضيب وغطاء بقطر ثابت أيضًا. يتم ضمان الحصول على الأنابيب ذات القطر المطلوب عن طريق التخفيض. يعمل نظام العمل هذا على تسهيل وتبسيط إعداد المطاحن إلى حد كبير ، ويقلل من مخزون الأدوات ، والأهم من ذلك أنه يسمح لك بالحفاظ على إنتاجية عالية للوحدة بأكملها حتى عند درفلة الأنابيب بقطر أدنى (بعد التخفيض).
نحسب الجدول المتداول مقابل التقدم المتداول وفقًا للطريقة الموضحة في. يتم تحديد القطر الخارجي للأنبوب بعد التصغير بأبعاد آخر زوج من البكرات.
D p 3 \ u003d (1.010..1.015) * D o \ u003d 1.01 * 33.7 \ u003d 34 مم
حيث D p هو قطر الأنبوب النهائي بعد مطحنة الاختزال.
يجب أن تكون سماكة الجدار بعد المطاحن المستمرة والتخفيض مساوية لسمك جدار الأنبوب النهائي ، أي S n \ u003d Sp \ u003d S o \ u003d 3.2 مم.
نظرًا لأن أنبوبًا من نفس القطر يخرج بعد مطحنة مستمرة ، فإننا نأخذ D n \ u003d 94 مم. في المطاحن المستمرة ، تضمن معايرة البكرات أن القطر الداخلي للأنبوب في أزواج البكرات الأخيرة أكبر بمقدار 1-2 مم من قطر المغزل ، بحيث يكون قطر المغزل مساويًا لـ:
H \ u003d d n - (1..2) \ u003d D n -2S n -2 \ u003d 94-2 * 3.2-2 \ u003d 85.6 مم.
نأخذ قطر المغزل يساوي 85 مم.
يجب أن يضمن القطر الداخلي للغلاف الإدخال الحر للمغزل وأن يكون أكبر من قطر المغزل بمقدار 5-10 مم
د g \ u003d n + (5..10) = 85 + 10 = 95 مم.
نحن نقبل جدار الأكمام:
S g \ u003d S n + (11..14) = 3.2 + 11.8 = 15 مم.
يتم تحديد القطر الخارجي للأكمام بناءً على قيمة القطر الداخلي وسماكة الجدار:
D g \ u003d d g + 2S g \ u003d 95 + 2 * 15 \ u003d 125 مم.
قطر الشغل المستخدم د ح = 120 مم.
يتم تحديد قطر مغزل مطحنة الثقب مع مراعاة كمية الدرفلة ، أي ارتفاع القطر الداخلي للغطاء والذي يكون من 3٪ إلى 7٪ من القطر الداخلي:
P \ u003d (0.92 ... 0.97) د جم \ u003d 0.93 * 95 \ u003d 88 مم.
يتم تحديد معاملات الرسم للمطاحن الثاقبة والمستمرة والتخفيض بواسطة الصيغ:
,
نسبة السحب الإجمالية هي:
تم حساب طاولة الدرفلة للأنابيب مقاس 48.3 × 4.0 مم و 60.3 × 5.0 مم بطريقة مماثلة.
يتم عرض الجدول المتداول في الجدول. 3.1.
الجدول 3.1 - طاولة المتداول TPA-80
|
حجم الأنابيب النهائية ، مم |
قطر الشغل ، مم |
مطحنة الثقب |
مطحنة مستمرة |
مطحنة التخفيض |
نسبة الاستطالة الكلية |
||||||||||
|
القطر الخارجي |
سمك الحائط |
حجم الأكمام ، مم |
قطر مغزل ، مم |
رسم النسبة |
أبعاد الأنابيب ، مم |
قطر مغزل ، مم |
رسم النسبة |
حجم الأنبوب ، مم |
عدد الأجنحة |
رسم النسبة |
|||||
|
سمك الحائط |
سمك الحائط |
سمك الحائط |
|||||||||||||
3.3 حساب معايرة لفات مطحنة الاختزال
معايرة لفة مهمة جزء لا يتجزأحساب طريقة تشغيل المطحنة. إنه يحدد إلى حد كبير جودة الأنابيب وعمر الأداة وتوزيع الحمل في منصات العمل والمحرك.
يشمل حساب معايرة الأسطوانة ما يلي:
توزيع التشوهات الجزئية في حوامل الطاحونة وحساب متوسط أقطار الكوادر ؛
تحديد أبعاد اللفائف.
3.3.1 توزيع الإجهاد الجزئي
وفقًا لطبيعة التغيير في التشوهات الجزئية ، يمكن تقسيم حوامل مطحنة الاختزال إلى ثلاث مجموعات: الرأس واحد في بداية المطحنة ، حيث تزداد التخفيضات بشكل مكثف أثناء الدرفلة ؛ المعايرة (في نهاية المطحنة) ، حيث يتم تقليل التشوهات إلى أدنى قيمة ، ومجموعة من الحوامل بينهما (وسط) ، حيث تكون التشوهات الجزئية قصوى أو قريبة منها.
عند دحرجة الأنابيب مع التوتر ، يتم أخذ قيم التشوهات الجزئية على أساس حالة ثبات شكل الأنبوب عند قيمة شد بلاستيكي تضمن إنتاج أنبوب بحجم معين.
يمكن تحديد معامل التوتر البلاستيكي الكلي من خلال الصيغة:
,
أين 
- السلالات المحورية والماسية المأخوذة في شكل لوغاريتمي ؛ T هي القيمة المحددة في حالة العيار ثلاثي الأسطوانات بواسطة الصيغة
حيث (S / D) cp هي متوسط نسبة سمك الجدار إلى القطر خلال فترة تشوه الأنبوب في المطحنة ؛ عامل k مع مراعاة التغير في درجة سماكة الأنبوب.
,
,
حيث m هي قيمة التشوه الكلي للأنبوب على طول القطر.
.
يمكن أن تصل قيمة التخفيض الجزئي الحرج عند معامل الشد البلاستيكي هذا إلى 6٪ في القاعدة الثانية و 7.5٪ في القاعدة الثالثة و 10٪ في القاعدة الرابعة. في القفص الأول ، يوصى بتناوله في حدود 2.5-3٪. ومع ذلك ، لضمان قبضة مستقرة ، يتم تقليل مقدار الضغط بشكل عام.
في منصات ما قبل التشطيب والتشطيب للمطحنة ، يتم أيضًا تقليل التخفيض ، ولكن لتقليل الحمل على الأسطوانات وتحسين دقة الأنابيب النهائية. في الموقف الأخير لمجموعة التحجيم ، يتم أخذ التخفيض مساويًا للصفر ، قبل الأخير - حتى 0.2 من التخفيض في الموقف الأخير للمجموعة الوسطى.
في المجموعة الوسطىتقف ممارسة توزيع موحد وغير منتظم من التشوهات الجزئية. مع التوزيع المنتظم للضغط في جميع حوامل هذه المجموعة ، من المفترض أن تكون ثابتة. يمكن أن يكون للتوزيع غير المتكافئ للتشوهات الجزئية عدة متغيرات ويمكن أن يتميز بالأنماط التالية:
يتم تقليل الضغط في المجموعة الوسطى بشكل متناسب من المدرجات الأولى إلى وضع السقوط الأخير ؛
في المواقف القليلة الأولى للمجموعة الوسطى ، يتم تقليل التشوهات الجزئية ، بينما تُترك الباقي ثابتة ؛
يتم أولاً زيادة الضغط في المجموعة الوسطى ثم تقليله ؛
في المواقف القليلة الأولى للمجموعة الوسطى ، تُترك التشوهات الجزئية ثابتة ، وفي البقية يتم تقليلها.
مع انخفاض أوضاع التشوه في المجموعة الوسطى من الحوامل ، تقل الفروق في حجم قوة التدحرج والحمل على المحرك ، بسبب زيادة مقاومة تشوه المعدن أثناء التدحرج ، بسبب انخفاض درجة حرارته وزيادة معدل الإجهاد. من المعتقد أن تقليل التخفيض في نهاية المطحنة يحسن أيضًا جودة السطح الخارجي للأنابيب ويقلل من تباين الجدار العرضي.
عند حساب معايرة البكرات ، نفترض توزيعًا موحدًا للتخفيضات.
قيم التشوهات الجزئية في حوامل المطحنة موضحة في الشكل. 3.1.
توزيع التجعيد
بناءً على القيم المقبولة للتشوهات الجزئية ، يمكن حساب متوسط أقطار الكوادر باستخدام صيغة الإنتاج أنابيب، ومباشرة ، ... الفشل) أثناء إنتاجالخرسانة الرغوية. في إنتاجيتم استخدام الخرسانة الرغوية من قبل مختلف ... العمال المرتبطين مباشرة بـ إنتاجخرسانة رغوية ، ملابس خاصة ، ...
إنتاجالخرسانة المسلحة غير المضغوطة أنابيب
درجة العمل >> الصناعة والإنتاجتدحرجت إنتاج أنابيببواسطة المتداول بالطرد المركزي. خرسانة مسلحة أنابيبمصنوعة بطريقة الطرد المركزي إنتاج أنابيب. تحميل أجهزة الطرد المركزي بالخرسانة ... يسمح بصنع القوالب. إنتاج أنابيبعن طريق الضغط شعاعي. هذه...
480 فرك. | 150 غريفنا | 7.5 دولارات أمريكية ، MOUSEOFF ، FGCOLOR ، "#FFFFCC" ، BGCOLOR ، "# 393939") ؛ " onMouseOut = "return nd ()؛"> الرسالة - 480 روبل ، الشحن 10 دقائق 24 ساعة في اليوم وسبعة أيام في الأسبوع وأيام العطل
خولكين يفغيني جيناديفيتش. دراسة الاستقرار الموضعي للقطاعات شبه المنحرفة رقيقة الجدران مع الانحناء العرضي الطولي: أطروحة ... مرشح العلوم التقنية: 01.02.06 / Kholkin Evgeniy Gennadievich ؛ [مكان الحماية: أوم. حالة تقنية. un-t] .- أومسك ، 2010. - 118 ص: مريض. RSL OD ، 61 10-5 / 3206
مقدمة
1. نظرة عامة على دراسات الاستقرار لأعضاء هيكل الألواح المضغوطة 11
1.1 التعريفات الأساسية وطرق دراسة ثبات الأنظمة الميكانيكية 12
1.1.1 ، خوارزمية لدراسة استقرار الأنظمة الميكانيكية بالطريقة الاستاتيكية 16
1.1.2. نهج ثابت. الطرق: أويلر ، اللاواقعية ، الطاقة 17
1.2 النموذج الرياضي والنتائج الرئيسية للدراسات التحليلية لاستقرار أويلر. عامل الاستقرار 20
1.3 27 ـ طرق دراسة ثبات عناصر الصفائح والتراكيب المكونة منها
1.4 الطرق الهندسية لحساب الصفائح وعناصر الألواح المركبة. مفهوم طريقة التخفيض 31
1.5 دراسات عددية لاستقرار أويلر بطريقة العناصر المحدودة: الفرص والمزايا والعيوب 37
1.6 نظرة عامة على الدراسات التجريبية لاستقرار الصفائح وعناصر الصفائح المركبة 40
1.7 استنتاجات ومهام الدراسات النظرية لاستقرار ملامح شبه منحرف رقيقة الجدران 44
2. تطوير نماذج رياضية وخوارزميات لحساب ثبات عناصر الألواح الرقيقة للجدران للمقاطع شبه المنحرفة: 47
2.1. الانحناء العرضي الطولي لعناصر الألواح الرقيقة الجدران للمقاطع شبه المنحرفة 47
2.1.1. بيان المشكلة والافتراضات الرئيسية 48
2.1.2. النموذج الرياضي في المعادلات التفاضلية العادية. 50- الشروط الحدودية
2.1.3. خوارزمية للتكامل العددي ، تحديد الحرجة
الغزل وتنفيذه في MS Excel 52
2.1.4. نتائج الحساب ومقارنتها بالحلول المعروفة 57
2.2. حساب الضغوط الحرجة لعنصر لوحة فردية
في الملف الشخصي ^ .. 59
2.2.1. نموذج يأخذ في الاعتبار الاقتران المرن لعناصر التشكيل الجانبي الرقائقي. الفرضيات والمهام الأساسية للبحث العددي 61
2.2.2. دراسة عددية لصلابة الاقتران وتقريب النتائج 63
2.2.3. دراسة عددية لنصف طول الموجة الملتوية عند أول حمل حرج وتقريب النتائج 64
2.2.4. حساب المعامل k (/ 3x، / 32). تقريب نتائج الحساب (A، /؟ 2) 66
2.3 تقييم كفاية الحسابات بالمقارنة مع الحلول العددية بطريقة العناصر المحدودة والحلول التحليلية المعروفة 70
2.4 استنتاجات ومهام الدراسة التجريبية 80
3. دراسات تجريبية حول الاستقرار الموضعي للقطاعات شبه المنحرفة ذات الجدران الرقيقة 82
3.1. وصف النماذج الأولية والإعداد التجريبي 82
3.2 اختبار العينة 85
3.2.1. منهجية ومحتوى الاختبارات ز 85
3.2.2. نتائج الاختبار الانضغاطي 92
3.3 النتائج 96
4. مراعاة الاستقرار المحلي في حسابات الهياكل الحاملة المصنوعة من مقاطع جانبية شبه منحرفة رقيقة الجدران ذات انحناء طولي مسطح - عرضي 97
4.1 حساب الضغوط الحرجة خسارة محليةاستقرار عناصر الصفيحة والحد من سمك الجدران الرقيقة الملف الشخصي شبه منحرف 98
4.2 مساحة التحميل المسموح بها دون مراعاة الانحناء المحلي 99
4.3 عامل التخفيض 101
4.4 المحاسبة عن الانحناء والتخفيض المحلي 101
النتائج 105
قائمة ببليوغرافية
مقدمة في العمل
أهمية العمل.
يعد إنشاء هياكل خفيفة وقوية وموثوقة مهمة ملحة. أحد المتطلبات الرئيسية في الهندسة الميكانيكية والبناء هو تقليل استهلاك المعادن. وهذا يؤدي إلى حقيقة أن العناصر الهيكلية يجب أن تُحسب وفقًا لعلاقات تأسيسية أكثر دقة ، مع الأخذ في الاعتبار خطر الانقلاب العام والمحلي.
تتمثل إحدى طرق حل مشكلة تقليل الوزن في استخدام المقاطع الملفوفة شبه المنحرفة عالية التقنية ذات الجدران الرقيقة (TTP). يتم تصنيع الملامح عن طريق درفلة صفائح فولاذية رفيعة بسمك 0.4 ... 1.5 مم في ظروف ثابتة أو مباشرة على موقع التجميع كعناصر مسطحة أو مقوسة. تتميز الهياكل التي تستخدم الطلاءات المقوسة الحاملة المصنوعة من مقاطع شبه منحرف رقيقة الجدران بخفتها ومظهرها الجمالي وسهولة تركيبها وعدد من المزايا الأخرى مقارنة بأنواع الطلاء التقليدية.
النوع الرئيسي لتحميل الملف الشخصي هو الانحناء العرضي الطولي. نغمة، رنه-
jfflF dMF " عناصر اللوحة
التشكيلات التي تعاني
ضغط في المستوى الأوسط
قد تفقد العظام مساحة
استقرار جديد. محلي
التواء
أرز. 1. مثال على التواء المحلي
بطاطا،
^ ج
أرز. 2. مخطط المقطع المصغر للملف الشخصي
(MPU) لوحظ في مناطق محدودة على طول المظهر الجانبي (الشكل 1) بأحمال أقل بكثير من الالتواء الكلي والضغوط المتناسبة مع الأحمال المسموح بها. باستخدام MPU ، يتوقف عنصر اللوحة المضغوطة المنفصل للملف الشخصي كليًا أو جزئيًا عن إدراك الحمل ، والذي يتم إعادة توزيعه بين عناصر اللوحة الأخرى في قسم الملف الشخصي. في الوقت نفسه ، في القسم الذي حدث فيه LPA ، لا تتجاوز الضغوط بالضرورة الضغوط المسموح بها. هذه الظاهرة تسمى الاختزال. اختزال
هو تقليص المساحة مقارنة بالواقع المقطع العرضيالمظهر الجانبي عند اختزاله إلى مخطط تصميم مثالي (الشكل 2). في هذا الصدد ، يعد تطوير وتنفيذ الأساليب الهندسية لمراعاة الالتواء المحلي لعناصر الصفيحة لملف شبه منحرف رقيق الجدران مهمة عاجلة.
تعامل العلماء البارزون مع قضايا استقرار الصفائح: برودي ، إف بليش ، جيه برودكا ، آي جي. بوبنوف ، ف. فلاسوف ، أ. فولمير ، أ. إليوشن ، مايلز ، ميلان ، يا. بانوفكو ، إس بي. تيموشينكو ، وساوثويل ، وإي ستويل ، وويندربيرغ ، وكوالا وآخرون. تم تطوير مناهج هندسية لتحليل الضغوط الحرجة مع الانثناء المحلي في أعمال E.L. ايروميان ، بورغراف ، أ. فاسيليفا ، ب. فولودارسكي ، عضو الكنيست جلومان ، كالدويل ، ف. كليمانوف ، ف. كروخاليفا ، د. Martsinkevich ، E.A. بافلينوفا ، أ. بيرتسيفا ، ف. تامبلونا ، S.A. تيماشيف.
في طرق الحساب الهندسي المشار إليها للملفات الشخصية ذات المقطع العرضي ذي الشكل المعقد ، لا يؤخذ خطر MPU عمليًا في الاعتبار. في مرحلة التصميم الأولي للهياكل من الملامح رقيقة الجدران ، من المهم أن يكون لديك جهاز بسيط لتقييم قدرة التحمل لحجم معين. في هذا الصدد ، هناك حاجة لتطوير طرق الحساب الهندسي التي تسمح ، في عملية تصميم الهياكل من التشكيلات ذات الجدران الرقيقة ، بتقييم قدرتها على التحمل بسرعة. يمكن إجراء حساب التحقق من قدرة التحمل لهيكل ملف التعريف ذي الجدران الرقيقة باستخدام طرق محسنة باستخدام منتجات البرامج الحالية وتعديلها ، إذا لزم الأمر. مثل هذا النظام المكون من مرحلتين لحساب قدرة التحمل للهياكل المصنوعة من مقاطع رقيقة الجدران هو الأكثر عقلانية. لذلك ، فإن تطوير وتنفيذ الأساليب الهندسية لحساب قدرة التحمل للهياكل المصنوعة من الملامح رقيقة الجدران ، مع مراعاة التواء عناصر اللوحة المحلية ، يعد مهمة ملحة.
الغرض من عمل الأطروحة: دراسة التواء موضعي في عناصر الصفائح لمحات شبه منحرفة رقيقة الجدران أثناء الانحناء العرضي الطولي وتطوير طريقة هندسية لحساب قدرة التحمل ، مع مراعاة الاستقرار المحلي.
لتحقيق الهدف ، ما يلي أهداف البحث.
تمديد الحلول التحليلية لاستقرار الألواح المستطيلة المضغوطة لنظام الألواح المترافقة كجزء من الملف الشخصي.
دراسة عددية للنموذج الرياضي للاستقرار المحلي للملف الشخصي والحصول على تعبيرات تحليلية مناسبة للحد الأدنى من الضغط الحرج لـ MPC لعنصر اللوحة.
تقييم تجريبي لدرجة الانخفاض في المقطع الجانبي ذي الجدران الرقيقة مع التواء موضعي.
تطوير تقنية هندسية للتحقق من التصميم وحسابه لملف جانبي رقيق الجدران ، مع مراعاة الالتواء المحلي.
حداثة علمية العمل هو تطوير نموذج رياضي مناسب للتواء موضعي لصفيحة منفصلة
عنصر في تكوين الملف الشخصي والحصول على التبعيات التحليلية لحساب الضغوط الحرجة.
صحة وموثوقية يتم توفير النتائج التي تم الحصول عليها بالاعتماد على الحلول التحليلية الأساسية لمشكلة ثبات الألواح المستطيلة ، والتطبيق الصحيح للجهاز الرياضي ، والكافي للحسابات العملية ، والتوافق مع نتائج حسابات FEM والدراسات التجريبية.
أهمية عملية هو تطوير منهجية هندسية لحساب قدرة تحمل الملامح ، مع مراعاة الانحناء المحلي. يتم تنفيذ نتائج العمل في شركة "Montazhproekt" ذات المسؤولية المحدودة في شكل نظام جداول وتمثيلات بيانية لمناطق الأحمال المسموح بها لمجموعة كاملة من التشكيلات المنتجة ، مع مراعاة الانحناء المحلي ، وتستخدم للاختيار الأولي نوع وسماكة مادة الملف الشخصي لحلول التصميم المحددة وأنواع التحميل.
الأحكام الأساسية للدفاع.
نموذج رياضي للانحناء المسطح والضغط لملف جانبي رقيق الجدران كنظام لعناصر الصفائح المترافقة وطريقة لتحديد الضغوط الحرجة لـ MPU بمعنى أويلر على أساسها.
التبعيات التحليلية لحساب الضغوط الحرجة للالتواء المحلي لكل عنصر ملف تعريف رقائقي في الانحناء العرضي الطولي المسطح.
طريقة هندسية للتحقق من التصميم وحساب التصميم لشكل شبه منحرف رقيق الجدران ، مع مراعاة الالتواء المحلي. الموافقة على العمل والنشر.
تم الإبلاغ عن البنود الرئيسية للأطروحة ومناقشتها في المؤتمرات العلمية والتقنية على مختلف المستويات: المؤتمر الدولي "الآلات والتقنيات والعمليات في البناء" المخصصة للاحتفال بالذكرى السنوية الخامسة والأربعين للكلية "النقل والآلات التكنولوجية" (أومسك ، سيبادي ، ديسمبر 6-7 ، 2007) ؛ المؤتمر العلمي والتقني لعموم روسيا ، "شباب روسيا: التقنيات المتقدمة - في الصناعة" (أومسك ، Om-GTU ، 12-13 نوفمبر 2008).
هيكل ونطاق العمل. تم تقديم الرسالة في 118 صفحة من النص ، وتتكون من مقدمة و 4 فصول وملحق واحد ، وتحتوي على 48 شكلًا و 5 جداول. تضم قائمة المراجع 124 عنوانًا.
النموذج الرياضي والنتائج الرئيسية للدراسات التحليلية لاستقرار أويلر. عامل الاستقرار
أي مشروع هندسي يعتمد على حل المعادلات التفاضليةنموذج رياضي للحركة والتوازن نظام ميكانيكي. يصاحب صياغة هيكل وآلية وآلة بعض التفاوتات في التصنيع ، في المستقبل - عيوب. يمكن أن تحدث العيوب أيضًا أثناء العملية على شكل خدوش وثغرات بسبب التآكل وعوامل أخرى. لا يمكن توقع جميع المتغيرات من التأثيرات الخارجية. يُجبر التصميم على العمل تحت تأثير قوى الاضطراب العشوائية ، والتي لا تؤخذ في الاعتبار في المعادلات التفاضلية.
العوامل التي لم يتم أخذها في الاعتبار في النموذج الرياضي - يمكن أن تؤدي العيوب أو القوى العشوائية أو الاضطرابات إلى إجراء تعديلات جدية على النتائج التي تم الحصول عليها.
يميز بين الحالة غير المضطربة للنظام - الحالة المحسوبة عند صفر اضطرابات ، والحالة المضطربة - التي تشكلت نتيجة للاضطرابات.
في إحدى الحالات ، بسبب الاضطراب ، لا يوجد تغيير كبير في موضع توازن الهيكل ، أو تختلف حركته قليلاً عن الحركة المحسوبة. تسمى حالة النظام الميكانيكي هذه بالثبات. في حالات أخرى ، يختلف موضع التوازن أو طبيعة الحركة اختلافًا كبيرًا عن الوضع المحسوب ، وتسمى هذه الحالة غير مستقرة.
تهتم نظرية استقرار الحركة وتوازن الأنظمة الميكانيكية بإنشاء علامات تجعل من الممكن الحكم على ما إذا كانت الحركة أو التوازن المدروس سيكون مستقرًا أم غير مستقر.
العلامة النموذجية لانتقال النظام من حالة مستقرة إلى حالة غير مستقرة هي تحقيق بعض المعلمات لقيمة تسمى القوة الحرجة ، والسرعة الحرجة ، وما إلى ذلك.
ظهور العيوب أو تأثير القوى غير المحسوبة يؤدي حتمًا إلى حركة النظام. لذلك ، في الحالة العامة ، يجب على المرء أن يبحث في استقرار حركة النظام الميكانيكي تحت الاضطرابات. يسمى هذا النهج في دراسة الاستقرار ديناميكيًا ، وتسمى طرق البحث المقابلة ديناميكيًا.
من الناحية العملية ، غالبًا ما يكفي أن نحصر أنفسنا في نهج ثابت ، أي طرق ثابتة لدراسة الاستقرار. في هذه الحالة ، يتم التحقيق في النتيجة النهائية للاضطراب - وضع توازن جديد ثابت للنظام الميكانيكي ودرجة انحرافه عن موضع التوازن المحسوب وغير المضطرب.
يفترض البيان الثابت للمشكلة عدم مراعاة قوى القصور الذاتي ومعلمة الوقت. غالبًا ما تتيح صياغة المشكلة هذه ترجمة النموذج من معادلات الفيزياء الرياضية إلى معادلات تفاضلية عادية. هذا يبسط بشكل كبير النموذج الرياضي ويسهل الدراسة التحليلية للاستقرار.
النتيجة الإيجابية لتحليل استقرار التوازن بالطريقة الثابتة لا تضمن دائمًا الاستقرار الديناميكي. ومع ذلك ، بالنسبة للأنظمة المحافظة ، فإن النهج الثابت في تحديد الأحمال الحرجة وحالات التوازن الجديدة يؤدي إلى نفس النتائج تمامًا مثل الحالة الديناميكية.
في النظام المحافظ ، يتم تحديد عمل القوى الداخلية والخارجية للنظام ، الذي يتم إجراؤه أثناء الانتقال من حالة إلى أخرى ، فقط من خلال هذه الحالات ولا يعتمد على مسار الحركة.
يجمع مفهوم "النظام" بين البنية والأحمال القابلة للتشوه ، والتي يجب تحديد سلوكها. وهذا يعني شرطين ضروريين وكافيين للمحافظة على النظام: 1) مرونة الهيكل القابل للتشوه ، أي عكس التشوهات. 2) المحافظة على الحمل ، أي استقلالية العمل الذي تقوم به عن المسار. في بعض الحالات ، تعطي الطريقة الساكنة نتائج مرضية للأنظمة غير المحافظة أيضًا.
لتوضيح ما سبق ، دعونا ننظر في عدة أمثلة من الميكانيكا النظرية وقوة المواد.
1. كرة وزنها Q في فجوة في سطح الدعم (الشكل 1.3). تحت تأثير القوة المربكة 5P Q sina ، لا يتغير موضع توازن الكرة ، أي إنه مستقر.
من خلال إجراء قصير المدى للقوة 5P Q sina ، دون مراعاة الاحتكاك المتداول ، يمكن الانتقال إلى موضع توازن جديد أو اهتزازات حول موضع التوازن الأولي. عندما يؤخذ الاحتكاك في الاعتبار ، فإن الحركة التذبذبية سوف تخمد ، أي مستقرة. يسمح النهج الساكن بتحديد القيمة الحرجة للقوة المضطربة فقط ، والتي تساوي: Рcr = Q sina. طبيعة الحركة عندما يتم تجاوز القيمة الحرجة للإجراء المضطرب ويمكن تحليل المدة الحرجة للعمل فقط بالطرق الديناميكية.
2. القضيب طويل / مضغوط بالقوة P (الشكل 1.4). من قوة المواد على أساس الطريقة الثابتة ، من المعروف أنه تحت التحميل ضمن حدود المرونة ، هناك قيمة حرجة لقوة الانضغاط.
يؤدي حل نفس المشكلة بقوة التابع ، والتي يتزامن اتجاهها مع اتجاه الظل عند نقطة التطبيق ، بالطريقة الثابتة إلى استنتاج حول الاستقرار المطلق للشكل المستقيم للتوازن.
النموذج الرياضي في المعادلات التفاضلية العادية. شروط الحدود ، طريقة النقص
ينقسم التحليل الهندسي إلى فئتين: الطرق الكلاسيكية والرقمية. باستخدام الأساليب الكلاسيكية ، يحاولون حل مشاكل توزيع مجالات الإجهاد والانفعال مباشرة ، وتشكيل أنظمة من المعادلات التفاضلية على أساس المبادئ الأساسية. الحل الدقيق ، إذا كان من الممكن الحصول على المعادلات في شكل مغلق ، ممكن فقط لأبسط حالات الهندسة والأحمال والشروط الحدودية. يمكن حل مجموعة كبيرة من المشكلات الكلاسيكية باستخدام حلول تقريبية لأنظمة المعادلات التفاضلية. تأخذ هذه الحلول شكل سلسلة يتم فيها تجاهل الشروط الدنيا بعد فحص التقارب. مثل الحلول الدقيقة ، تتطلب الحلول التقريبية شكلاً هندسيًا منتظمًا وشروطًا حدودية بسيطة وتطبيقًا مناسبًا للأحمال. وفقًا لذلك ، لا يمكن تطبيق هذه الحلول على معظم المشكلات العملية. الميزة الرئيسية للطرق الكلاسيكية هي أنها توفر فهماً عميقاً للمشكلة قيد الدراسة. بمساعدة الطرق العددية ، يمكن التحقيق في مجموعة واسعة من المشاكل. تتضمن الطرق العددية: 1) طريقة الطاقة. 2) طريقة العناصر الحدودية ؛ 3) طريقة الفروق المحدودة ؛ 4) طريقة العناصر المحدودة.
تتيح طرق الطاقة العثور على الحد الأدنى للتعبير عن الإجمالي الطاقة الكامنةالهياكل في جميع أنحاء المنطقة المحددة. هذا النهج يعمل بشكل جيد فقط لمهام معينة.
تقترب طريقة عنصر الحدود من الوظائف التي ترضي نظام المعادلات التفاضلية التي يتم حلها ، ولكن ليس الشروط الحدية. يتم تقليل أبعاد المشكلة لأن العناصر تمثل فقط حدود المنطقة النموذجية. ومع ذلك ، فإن تطبيق هذه الطريقة يتطلب معرفة الحل الأساسي لنظام المعادلات ، والذي قد يكون من الصعب الحصول عليه.
طريقة الفروق المحدودة تحول نظام المعادلات التفاضلية وشروط الحدود إلى نظام المعادلات الجبرية المقابلة. تسمح هذه الطريقة بحل مشاكل تحليل الهياكل ذات الهندسة المعقدة وشروط الحدود والأحمال المركبة. ومع ذلك ، غالبًا ما يتبين أن طريقة الفروق المحدودة بطيئة جدًا نظرًا لحقيقة أن الحاجة إلى شبكة منتظمة على كامل منطقة الدراسة تؤدي إلى أنظمة معادلات ذات ترتيب مرتفع للغاية.
يمكن أن تمتد طريقة العناصر المحدودة إلى فئة غير محدودة تقريبًا من المشكلات نظرًا لحقيقة أنها تسمح باستخدام عناصر ذات أشكال بسيطة ومتنوعة للحصول على أقسام. أحيانًا تختلف أحجام العناصر المحدودة التي يمكن دمجها للحصول على تقريب لأي حدود غير منتظمة في القسم بعشرات المرات. يُسمح بتطبيق نوع تعسفي من الحمل على عناصر النموذج ، وكذلك فرض أي نوع من التثبيت عليها. المشكلة الرئيسية هي الزيادة في التكاليف للحصول على النتائج. يتعين على المرء أن يدفع ثمن عمومية الحل مع فقدان الحدس ، لأن حل العنصر المحدود هو ، في الواقع ، مجموعة من الأرقام التي تنطبق فقط على مشكلة محددة مطروحة باستخدام نموذج عنصر محدود. يتطلب تغيير أي جانب مهم من النموذج عادةً إعادة حل كاملة للمشكلة. ومع ذلك ، فهذه ليست تكلفة كبيرة ، لأن طريقة العناصر المحدودة غالبًا ما تكون الطريقة الوحيدة طريقة ممكنةقراراتها. هذه الطريقة قابلة للتطبيق على جميع فئات مشاكل توزيع المجال ، والتي تشمل التحليل الهيكلي ، ونقل الحرارة ، وتدفق السوائل ، والكهرومغناطيسية. تشمل عيوب الطرق العددية ما يلي: 1) التكلفة العالية لبرامج تحليل العناصر المحدودة. 2) تدريب طويل للعمل مع البرنامج وإمكانية العمل الكامل فقط للموظفين المؤهلين تأهيلا عاليا ؛ 3) في كثير من الأحيان يكون من المستحيل التحقق من صحة نتيجة الحل الذي تم الحصول عليه بطريقة العناصر المحدودة عن طريق تجربة فيزيائية ، بما في ذلك في المسائل غير الخطية. t مراجعة الدراسات التجريبية لاستقرار الصفائح وعناصر الصفائح المركبة
تُصنع المقاطع المستخدمة حاليًا في هياكل المباني من صفائح معدنية بسمك 0.5 إلى 5 مم ، وبالتالي فهي تعتبر رقيقة الجدران. يمكن أن تكون وجوههم إما مسطحة أو منحنية.
السمة الرئيسية للمقاطع ذات الجدران الرقيقة هي أن الوجوه ذات نسبة العرض إلى السماكة العالية تواجه تشوهات كبيرة في الانثناء تحت التحميل. لوحظ نمو مكثف للانحرافات بشكل خاص عندما يقترب حجم الضغوط المؤثرة في الوجه من قيمة حرجة. هناك فقدان للاستقرار الموضعي ، تصبح الانحرافات قابلة للمقارنة مع سماكة الوجه. نتيجة لذلك ، فإن المقطع العرضي للملف الشخصي مشوه بشدة.
في الأدبيات المتعلقة باستقرار اللوحات ، يحتل عمل العالم الروسي SP مكانة خاصة. تيموشينكو. يُنسب إليه تطوير طريقة طاقة لحل مشاكل الاستقرار المرن. باستخدام هذه الطريقة ، SP. قدم Timoshenko حلاً نظريًا لمشاكل استقرار اللوحات المحملة في المستوى الأوسط في ظل ظروف حدية مختلفة. تم التحقق من الحلول النظرية من خلال سلسلة من الاختبارات على لوحات مدعومة بحرية تحت ضغط موحد. أكدت الاختبارات النظرية.
تقييم كفاية الحسابات بالمقارنة مع الحلول العددية بطريقة العناصر المحدودة والحلول التحليلية المعروفة
للتحقق من مصداقية النتائج التي تم الحصول عليها ، تم إجراء دراسات عددية باستخدام طريقة العناصر المحدودة (FEM). في الآونة الأخيرة ، تم استخدام الدراسات العددية لـ FEM بشكل متزايد لأسباب موضوعية ، مثل عدم وجود مشاكل الاختبار ، واستحالة مراقبة جميع الظروف عند الاختبار على العينات. تجعل الأساليب العددية من الممكن إجراء البحث في ظل ظروف "مثالية" ، ولها حد أدنى من الخطأ ، وهو أمر غير قابل للتحقيق عمليًا في الاختبارات الحقيقية. أجريت الدراسات العددية باستخدام برنامج ANSYS.
أجريت دراسات عددية على عينات: صفيحة مستطيلة؛ عنصر جانبي على شكل حرف U وشبه منحرف ، له حافة طولية وبدون حافة ؛ ورقة الملف الشخصي (الشكل 2.11). نظرنا في عينات بسمك 0.7 ؛ 0.8 ؛ 0.9 و 1 ملم.
بالنسبة للعينات (الشكل 2.11) ، تم تطبيق حمولة انضغاطية موحدة على طول النهايات ، متبوعة بزيادة خطوة Det. يتوافق الحمل المقابل للالتواء المحلي للشكل المسطح مع قيمة ضغط الضغط الحرج ccr. بعد ذلك ، وفقًا للصيغة (2.24) ، تم حساب معامل الثبات & (/؟ i، /؟ g) ومقارنته بالقيمة من الجدول 2.
ضع في اعتبارك صفيحة مستطيلة بطول أ = 100 مم وعرض 6 = 50 مم ، مضغوطة في النهايات بحمل ضغط موحد. في الحالة الأولى ، يكون للوحة تثبيت مفصلي على طول الكفاف ، في الحالة الثانية - ختم صلب على طول الوجوه الجانبية وإبزيم مفصلي على طول النهايات (الشكل 2.12).
في برنامج ANSYS ، تم تطبيق حمل ضغط موحد على الوجوه النهائية ، وتم تحديد الحمل الحرج والضغط ومعامل الاستقرار & (/؟] ، /؟ 2) للوحة. عندما يتوقف على طول الكنتور ، فقدت اللوحة الاستقرار في الشكل الثاني (لوحظ انتفاخان) (الشكل 2.13). ثم تمت مقارنة معاملات المقاومة k ، / 32) للصفائح عدديًا وتحليليًا. يتم عرض نتائج الحساب في الجدول 3.
يوضح الجدول 3 أن الفرق بين نتائج الحلول التحليلية والحلول العددية كان أقل من 1٪. ومن ثم ، استنتج أنه يمكن استخدام خوارزمية دراسة الاستقرار المقترحة في حساب الأحمال الحرجة للهياكل الأكثر تعقيدًا.
لتوسيع الطريقة المقترحة لحساب الثبات الموضعي للمقاطع الرقيقة الجدران إلى حالة التحميل العامة ، أجريت دراسات عددية في برنامج ANSYS لمعرفة كيف تؤثر طبيعة الحمل الانضغاطي على المعامل k (y). يتم عرض نتائج البحث في رسم بياني (الشكل 2.14).
كانت الخطوة التالية في التحقق من منهجية الحساب المقترحة هي دراسة عنصر منفصل للملف الشخصي (الشكل 2.11 ، ب ، ج). لها إبزيم مفصلي على طول الكفاف ويتم ضغطها في النهايات بواسطة حمل ضغط موحد USZH (الشكل 2.15). تم دراسة عينة الثبات في برنامج ANSYS وحسب الطريقة المقترحة. بعد ذلك ، تمت مقارنة النتائج التي تم الحصول عليها.
عند إنشاء نموذج في برنامج ANSYS ، من أجل توزيع الحمل الانضغاطي بشكل موحد على طول النهاية ، تم وضع ملف جانبي رقيق الجدران بين لوحين سميكين وتم وضع حمل مضغوط عليهما.
تظهر نتيجة الدراسة في برنامج ANSYS لعنصر المظهر الجانبي على شكل حرف U في الشكل 2.16 ، والذي يوضح ، أولاً وقبل كل شيء ، فقدان الاستقرار المحلي يحدث في أوسع لوحة.
منطقة التحميل المسموح بها دون مراعاة الانثناء المحلي
بالنسبة للهياكل الحاملة المصنوعة من التشكيلات شبه المنحرفة ذات الجدران الرقيقة عالية التقنية ، يتم الحساب وفقًا لطرق الضغوط المسموح بها. تم اقتراح طريقة هندسية لمراعاة الالتواء المحلي في حساب قدرة التحمل للهياكل المصنوعة من مقاطع جانبية شبه منحرفة رقيقة الجدران. يتم تنفيذ هذه التقنية في MS Excel ، والمتاحة لـ تطبيق واسعويمكن أن تكون بمثابة أساس للإضافات المقابلة للوثائق التنظيمية فيما يتعلق بحساب الملامح رقيقة الجدران. وهي مبنية على أساس البحث والاعتمادات التحليلية التي تم الحصول عليها لحساب الضغوط الحرجة للتواء المحلي لعناصر الصفيحة في شكل شبه منحرف ذي جدران رقيقة. تنقسم المهمة إلى ثلاثة مكونات: 1) تحديد الحد الأدنى لسمك ملف التعريف (الحد الذي لا توجد فيه حاجة لمراعاة الانحناء المحلي في هذا النوع من الحساب ؛ 2) تحديد المنطقة المسموح بها أحمال شكل شبه منحرف رقيق الجدران ، يتم من خلاله توفير قدرة التحمل دون التواء موضعي ؛ 3) تحديد نطاق القيم المسموح بها NuM ، والتي يتم من خلالها توفير قدرة التحمل في حالة التواء موضعي لعنصر لوح واحد أو أكثر من صورة شبه منحرف رقيقة الجدران (مع مراعاة تقليل قسم المظهر الجانبي).
في الوقت نفسه ، يُعتقد أن اعتماد لحظة الانحناء على القوة الطولية M = f (N) للهيكل المحسوب قد تم الحصول عليه باستخدام طرق مقاومة المواد أو الميكانيكا الإنشائية (الشكل 2.1). تُعرف الضغوط المسموح بها [t] وقوة الخضوع للمادة cgt ، بالإضافة إلى الضغوط المتبقية في عناصر اللوحة. في الحسابات بعد فقدان الاستقرار المحلي ، تم تطبيق طريقة "الاختزال". في حالة الالتواء ، يتم استبعاد 96٪ من عرض عنصر اللوحة المقابل.
حساب الضغوط الحرجة للالتواء المحلي لعناصر الصفيحة والسماكة المحدودة لملف شبه منحرف رقيق الجدران ينقسم المظهر الجانبي شبه المنحرف الرقيق الجدران إلى مجموعة من عناصر اللوحة كما هو موضح في الشكل 4.1. في الوقت نفسه ، لا تؤثر زاوية الترتيب المتبادل للعناصر المجاورة على قيمة الضغط الحرج المحلي
الملف الشخصي H60-845 انحناء منحني. يُسمح باستبدال التمويجات المنحنية بعناصر مستقيمة. ضغوط الانضغاط الحرجة للالتواء الموضعي بمعنى أويلر لعنصر لوحة منفصل / ثالث لشكل شبه منحرف رقيق الجدار بعرض bt عند السماكة t ، معامل مرونة المادة E ونسبة Poisson جو في المرحلة المرنة من التحميل يتم تحديدها من خلال الصيغة
تأخذ المعاملات k (px ، P2) و k (v) في الحسبان ، على التوالي ، تأثير صلابة عناصر اللوحة المجاورة وطبيعة توزيع الضغوط الانضغاطية على عرض عنصر اللوحة. قيمة المعامِلات: k (px ، P2) تُحدَّد وفقًا للجدول 2 ، أو تُحسب بالصيغة
يتم تحديد الضغوط العادية في عنصر اللوحة في المحاور المركزية بواسطة الصيغة المعروفة لمقاومة المواد. يتم تحديد منطقة الأحمال المسموح بها دون مراعاة الالتواء المحلي (الشكل 4.2) من خلال التعبير وهي رباعي ، حيث J هي لحظة القصور الذاتي في قسم فترة المظهر الجانبي أثناء الانحناء ، و F هي المنطقة المقطعية من فترة المظهر الجانبي ، ymax و Umіp هما إحداثيات النقاط القصوى لقسم المظهر الجانبي (الشكل 4.1).
هنا ، يتم حساب المنطقة المقطعية للملف الشخصي F ولحظة القصور الذاتي للقسم J لعنصر دوري بطول L ، وتشير القوة الطولية iV ولحظة الانحناء ميغابايت للملف الشخصي إلى L.
يتم توفير قدرة التحمل عندما يقع منحنى الحمل الفعلي M = f (N) ضمن نطاق الأحمال المسموح بها مطروحًا منها منطقة الانثناء المحلي (الشكل 4.3). الشكل 4.2. منطقة التحميل المسموح بها دون مراعاة الانثناء المحلي
يؤدي فقدان الاستقرار المحلي لأحد الأرفف إلى استبعاده الجزئي من تصور أعباء العمل - التقليل. يتم أخذ درجة التخفيض في الاعتبار بواسطة عامل التخفيض
يتم توفير قدرة التحمل عندما يقع منحنى الحمل الفعلي ضمن نطاق الأحمال المسموح بها مطروحًا منها مساحة التحميل للانحناء المحلي. عند السماكات الأصغر ، يقلل خط الالتواء المحلي من مساحة الأحمال المسموح بها. لا يكون الانبعاج المحلي ممكنًا إذا تم وضع منحنى الحمل الفعلي في منطقة مخفضة. عندما يتجاوز منحنى الأحمال الفعلية خط الحد الأدنى لقيمة الضغط الحرج للالتواء المحلي ، فمن الضروري إعادة بناء منطقة الأحمال المسموح بها ، مع مراعاة تقليل المظهر الجانبي ، الذي يحدده التعبير
إلياشينكو أ. - أستاذ مساعد بقسم الميكانيكا الإنشائية
جامعة موسكو الحكومية للبناء ،
مرشح العلوم التقنية
ترتبط دراسة قدرة التحمل للقضبان ذات الجدران الرقيقة المرنة المضغوطة والتي لها انحراف أولي وخضعت للانحناء المحلي بتحديد المقطع العرضي المنخفض للقضيب. تم تقديم الأحكام الرئيسية المعتمدة لدراسة حالة الإجهاد والانفعال في المرحلة فوق الحرجة للقضبان رقيقة الجدران المضغوطة غير المثالية. تناقش هذه المقالة السلوك فوق الحرج للقضبان ، والتي يتم تقديمها كمجموعة من عناصر العمل المشتركة - لوحات ذات خسارة أولية ، تحاكي عمل أرفف الزوايا والتشكيلات الصليبية. هذه هي ما يسمى بألواح الرفوف ذات الحافة المقروصة بشكل مرن والأخرى حرة (انظر الشكل). في الأعمال ، يشار إلى هذه اللوحة بالنوع الثاني.
وجد أن حمل الكسر ، الذي يميز قدرة تحمل القضيب ، يتجاوز بشكل كبير الحمل P cr (m) ، حيث يوجد انحناء محلي للملف الجانبي غير الكامل. من الرسوم البيانية المقدمة ، يمكن ملاحظة أن تشوهات الألياف الطولية على طول محيط المقطع العرضي في المرحلة فوق الحرجة تصبح غير متكافئة للغاية. في الألياف البعيدة عن الأضلاع ، تنخفض سلالات الانضغاط مع زيادة الحمل ، وعند الأحمال القريبة من الحد الأقصى ، بسبب الانحناء الحاد لهذه الألياف بسبب الانحناءات الأولية والسهام المتزايدة باستمرار لموجات نصف طولية تشكلت بعد التواء موضعي ، سلالات تظهر وتنمو بسرعة.
تطلق أقسام المقطع العرضي ذات الألياف الطولية المنحنية ضغوطًا ، كما لو تم إيقاف تشغيلها عن عمل القضيب ، مما يضعف القسم الفعال ويقلل من صلابته. لذلك ، لا تقتصر قدرة التحمل للملف الجانبي ذي الجدران الرقيقة على الالتواء المحلي. يمكن أن يتجاوز الحمل الكامل ، الذي يتم إدراكه من خلال المقاطع الأكثر صلابة (أقل انحناءًا) للمقطع العرضي ، قيمة P cr (m) بشكل كبير.
سوف نحصل على قسم فعال ومخفض ، باستثناء الأقسام غير العاملة في الملف الشخصي. للقيام بذلك ، نستخدم التعبير الخاص بوظيفة الإجهاد Ф ك (س ، ص) ، الذي يصف حالة الإجهاد للوحة k من النوع الثاني (انظر).
دعنا ننتقل إلى الضغوط فوق الحرجة σ kx (في اتجاه قوة الضغط الخارجية) ، المحددة في القسم الأكثر سلبية من القضيب (x = 0). دعنا نكتبها بشكل عام:
σ ك س = ∂ 2 Ф ك (أ كم ، ص ، و كج ، و كوج ، β ج ، د ، β ج ، د ، ي ، ℓ ، ث) ∕ ص 2 ، (1)
حيث يتم تحديد ثوابت التكامل А km (م = 1،2 ، ... ، 6) وأسهم مكونات الانحراف المكتسبة f k (j = 1،2) من حل نظام حل المعادلات. يتضمن نظام المعادلات هذا معادلات متغيرة غير خطية وشروط حدية تصف العملية المشتركة للوحات غير المثالية. الأسهم f koj (j = 1،2 ، ... ، 5) لمكونات الحرف الأولي انحراف k-thيتم تحديد اللوحات تجريبياً لكل نوع من أنواع الملفات الشخصية ؛
ℓ هو طول نصف الموجة المتكونة أثناء الالتواء المحلي ؛
s هو عرض اللوحة ؛
β ج ، د = سي 2 + دℓ 2 ؛
β ج ، د ، ي = cs 4 + dl 2 s 2 + gl 4 ؛
ج ، د ، ي هي أعداد صحيحة موجبة.
يُشار إلى العرض المخفض أو الفعال للقسم المصغر من رف اللوحة (النوع الثاني) بالرمز s p. لتحديد ذلك ، نكتب شروط الانتقال من المقطع العرضي الفعلي للقضيب إلى المقطع العرضي المصغر:
1. تظل الضغوط في الألياف الطولية عند الوجه الأولي للصفيحة (عند y = 0) المجاورة للضلع (انظر الشكل) كما هي التي حصلت عليها النظرية غير الخطية (1):
حيث F 2 kr = f 2 kr + 2f k0r f kr.
لتحديد الإجهاد σ k2 = σ k max ، من الضروري استبدال (1) بإحداثيات الألياف الطولية الأكثر تحميلًا ، والتي توجد من الحالة: ∂σ kx / y = 0.
2. لا يتغير مجموع القوى الداخلية في اللوحة أثناء الانتقال إلى القسم المصغر في اتجاه قوة الانضغاط:
3. تظل لحظة القوى الداخلية بالنسبة للمحور الذي يمر عبر الوجه الأولي (y = 0) العمودي على مستوى اللوحة كما هي:
من الشكل ، من الواضح أن
σ ′ k2 = σ k1 + y p (σ k2-k1) / (y p + s p). (5)
نكتب نظام المعادلات لتحديد العرض المخفض للوحة s p. للقيام بذلك ، نستبدل (1) و (5) في (3) و (4):
حيث α = πs / ℓ ؛ F kr، ξ = f kr f koξ + f kr f kξ + f kor f kξ ؛
ص ، ξ هي أعداد صحيحة موجبة.
نظام المعادلتين (6) و (7) الناتج يجعل من الممكن تحديد العرض المخفض s ص لكل من أرفف الصفائح التي تشكل قضيبًا رقيق الجدران مضغوطًا خضع لالتواء محلي. وهكذا ، تم استبدال المقطع العرضي الفعلي للملف الشخصي بقسم مخفض.
يبدو أن التقنية المقترحة مفيدة من الناحيتين النظرية والعملية عند حساب قدرة التحمل للقضبان رقيقة الجدران المضغوطة مسبقًا ، والتي يُسمح فيها بتكوين الموجة المحلية وفقًا لمتطلبات التشغيل.
قائمة ببليوغرافية
- إلياشينكو إيه في ، إيفيموف آي بي. حالة الإجهاد والانفعال بعد الالتواء المحلي للقضبان رقيقة الجدران المضغوطة ، مع مراعاة الانحراف الأولي // تشييد المبانيوالمواد. الحماية من التآكل. - أوفا: أعمال in-ta NIIpromstroy ، 1981. - ص 110 - 119.
- إلياشينكو أ. لحساب نقاط الإنطلاق ذات الجدران الرقيقة والزاوية والصليبية مع أسس حدبة أولية // بايل. - أوفا: السبت. علمي آر. نيبرومستروي ، 1983. - س 110-122.
- إلياشينكو إيه في ، إيفيموف آي بي. دراسة تجريبية للقضبان ذات الجدران الرقيقة ذات العناصر الرقائقية المنحنية // التنظيم والإنتاج أعمال البناء. - م: Tsentr.Buro n.-t. معلومات Minpromstroy ، 1983.