авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СИЛОСОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СИЛОСОВ, ДЛЯ ХРАНЕНИЯ СЫПУЧИХ ГРУЗОВ. РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ САПР ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПО МАССЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ

-- [ Страница 2 ] --

Существенный вклад в развитие теории давления на стеныки силосов внесли работы Я.Б. Львова, П.Н. Платонова, К.Н. Алферова, С. Сафаряна, Б.В. Латышева, О. Таймера. ОИсследования, проведенные за последние 70 летэтими авторами, на натурных силосах всех размеров и конструкций, показали сложную природу явлений, наблюдаемых в потоке сыпучего материала, в т.ч. Существенный вклад в развитие теории давления на стены цилиндрических силосов внесли работы Львова Я.Б., Платонова П.Н., Алферова К.Н., Сафаряна С.изменчивость давлений на дно и стенки силосов. Но, отмечено, что характер изменения эпюр давления сыпучего материала в силосах происходит в некоторой общей закономерности по отношению к теоретической кривой по Янсену, что позволяет в настоящее время производить расчет силосов по предложенным им формулам Янсена с учетом нормативных данных. При этом, рекомендованные нормами формулы отличаются от расчетных формул Янсена только наличиемопытных поправочных опытных коэффициентов.

Основной тип сварных соединений – соединение встык, причем все швы должны выполняться либо двусторонней сваркой, либо односторонней с подваркой корня или на подкладке. Обязательна предварительная подготовка кромок листов. Швы по образующей в зоне верхней части воронки и швы присоединения конуса к цилиндру выполняются с подваркой корня шва и гарантированным контролем качества шва.

Существенный вклад в развитие теории давления на стены цилиндрических силосов внесли работы Львова Я.Б., Платонова П.Н., Алферова К.Н., Сафаряна С., Латышева Б.В., Таймера.

Взяв за объект исследования стальной цилиндрический силос типовой конструкции, предлагается ис­пользовать для проектирования с оптимизацией по массе методологию проектирования на основе принципов теории управления, причём совокупностью управляемых коорди­нат считать внутренние усилия.

Любой технический процесс характеризуется координатами, являющи­мися совокупностью заданных или известных физических или других вели­чин. Теория автоматического управления занимается операциями по под­держанию заданного закона изменения координат. Эти координаты разделя­ются на: - совокупность управляемых координат процесса; - возмущающие воздействия; - управляющие воздействия, прикладываемые к управляющему органу.

Исходя из известных свойств управления системой строится ее математическая модель и ищется алгоритм управления, на основе чего выдерживается заданный алгоритм функционирования при известных и . Связь между алгоритмом управления и алгоритмом функционирования осуществляется на основе принципов разомкнутого управления, обратной свя­зи и компенсации.

Принцип разомкнутого управления (ПРУ) основан на том, что алго­ритм управления "вырабатывается" только на основе заданного алгоритма
функционирования (рис.1,а).

Здесь: 1 - задатчик программы (техническое устройство); 2 - управляющее устройство; 3 - выходной элемент, генерирующий управляемые координаты.



Вопросам управления техническими системами посвящены работы А.А. Воронова, Н.А. Лакоты, Е.П. Попова, СВ. Емельянова, В.Г. Стеблецова и других. Но вопросы управления проектированием в них не разрабатыва­лись.

Процесс проектирования тонкостенной конструкции можно рассматривать как процесс управления системой, представляющей информационно-математическую модель данной конструкции. А так как подавляющее большинство создаваемых конструкций машин имеет свой прототип, то информационно-математическая модель строится на основе этого прототипа, а затем, меняя значения в векторах возмущающих и управляющих воздействий, можно по­лучить необходимую совокупность управляемых координат.

Как уже отмечалось выше, для тонкостенных конструкций определяющим в совокупности управляемых координат будут внутренние усилия, на основе которых происходит оценка условий работы конструкции и оптимизация по массе. Для данного варианта проектирования построим схему разомкнутого управления (рис. 1,б). Здесь: А - материальный комплекс вместе с признаками его действия (это может быть прототип, совмещающий функции задатчика программы 1 и управляющего устройства 2); 3 - выходной элемент (система); - варианты значений внешних нагрузок, - конструктивные па­раметры артефакта, технические условия по эксплуатации и технологич­ность, - поля внутренних усилий для системы тонкостенной конструкции.

Тогда проектировочный расчет можно назвать алгоритмом управления системой, представляющим совокупность правил и математических зависимостей, определяющих изменение координат.

Так, для оболочек силоса типовой конструкции, которые явля­ются прототипами, строятся расчётно-силовые схемы и их математические описания, используются известные и вновь разработанные проектировочные алгоритмы.

Более совершенные результаты проектирования можно получить, вводя в проектировочный алгоритм элементы лабораторного тестирования или испытания созданной конструкции. Этому подходу в проектировании будет отвечать система, построенная по принципу обратной связи, когда кор­рективы в алгоритм управления вносятся по измеренному значению управ­ляемых координат. Но такая система имеет ограничения, связанные с высокой стоимостью эксперимента, натурного образца и трудностью оценки точности аппроксимации системой прототипа, которая предполагает вмешательство проектировщика и не позволяет полностью автоматизировать процесс управления, построенного на принципе обратной связи. А учитывая большое количество опубликованных исследований и экспериментальных данных (приведены в главе пятой), необходимым условием достоверности проектировочной методики является соответствие результатам, полученным предыдущими авторами.

Третий принцип теории управления - принцип компенсации (управле­ние по возмущению) основан на корректировке параметров возмущающих воздействий с целью получения управляемых координат процесса, находя­щихся в заданных пределах. Применяя его в проектировании, формально можно варьировать внешней нагрузкой и, тем самым, получать оптимальные геометрические пара­метры. В проектировании принцип управления по возмущению практически не применяется, так как предполагает не только работу с системой, но и с вновь созданной и эксплуа­тирующейся машиной или конструкцией.

Известный в конструировании метод «базового агрегата» позволяет выделить основной агрегат, который можно превратить в машины различно­го назначения присоединением к нему специального оборудования. При пе­реходе от прототипа к системе, можно выделить «базовые агрегаты», играющие определяющую роль для НДС или критического состояния прототипа или системы.

Рассмотрев составные части силоса и выделив тонкостенную цилиндрическую оболочку в качестве «базового агрегата», на основе ПРУ можно построить его алгоритм управления, позволяющий определить вектор управляемых координат процесса. Как уже отмечалось выше, для тонкостенных конструкций определяющими в совокупности управляемых координат будут внутренние усилия, на основе которых происходит оценка условий работы конструкции и оптимизация по массе.

Задача прочности цилиндрической оболочки линейно-переменной толщины под действием внешнего давления в [___] решается методом возмущений. Искомая функция прогибов разлагается в степенной ряд по параметру возмущения и в дальнейшем расчет ведется, ограничиваясь вторым членом ряда.

В результате анализа исследований, проведенных вышеуказанными авторами, выявлено:

Таким образом, в результате анализа исследований и в соответствии с целью работы сформулированы поставлены следующие задачи для достижения заявленной цели:

  • Провести анализ путей совершенствования конструкции стальных цилиндрических силосов для хранения сыпучих сельскохозяйственных грузов на основе оптимизации минимизации их технико-экономических показателей, в частности, материалоемкости и стоимости проектирования, изготовления и ремонта;
  • Выполнить анализ типовых дефектов и повреждений элементов и соединений стальных цилиндрических силосов, причин аварий и аварийных состояний оболочечных металлоконструкций типа силосов;
  • Обосновать методику проектирования стальных цилиндрических силосов, позволяющую обобщить существующие методы расчета листовых металлоконструкций и адаптировать их к процессу создания рациональных по массе силосов;
  • РазработатьОбосновать численно-аналитический методику, позволяющий получать близкие к точному решения краевых задач, возникающих при исследованииописывающих напряженно-деформированное деформированного состояние состояния (НДС) тонкостенных тонкостенной цилиндрических цилиндрической оболочекоболочки, являющихся являющейся определяющими элементом для НДС конструкции рациональных по массе силосовв целом, элементами;
  • Составить Разработать компьютерные программы для расчета геометрических параметров силоса, реализующие элементы системы автоматизированного проектирования рациональных по массе силосов, на основе математическую математической модель модели и для решения алгоритмов проектирования и методики проверочных расчетов конструкции по методике СНиПпо предельным состояниям рациональных по массе цилиндрических силосов;
  • Разработать компьютерную программу для расчета геометрических параметров силоса, реализующую элементы системы автоматизированного проектирования силосов с оптимизацией по массе;
  • Провести технико-экономическую оценку исследованийэффективности предлагаемой методики проектирования, изготовления, эксплуатации и ремонта рациональных по массе силосов.

Вторая глава «Изготовление, техническая эксплуатация и ремонт стальных цилиндрических силосов» содержит обзор особенностей изготовления, анализ характерных дефектов и повреждений элементов и сварных соединений силосов, анализ причин аварий и аварийных состояний листовых металлоконструкций типа силосов, методику расчета показателей надежности конструкции.

При возведении стальных стенок силосов рекомендуется подготовка укрупненных элементов в виде колец (способом рулонирования) с минимальным количеством сварных швов, выполняемых при монтаже. Для этого на заводе из отдельных листов сваривают ярусаы, которые сворачивают в рулоны и транспортируют на монтажную площадку, где устанавливают и разворачивают их. Габаритные элементы конструкции силосов (рулонированные яруса цилиндрического корпуса, щиты крыши и днища) укрупняют до величины, удовлетворяющей габаритам и грузоподъемности подвижного состава.

Соединение элементов конструкции выполняется сваркой встык из условия равнопрочности, что. Соединение встык обеспечивает наибольшие возможности для экономии металла, оптимальные условия работы, наилучшие условия дляи контроля качества швов. Все швы должны выполняться либо двусторонней сваркой, либо односторонней с подваркой корня или на подкладке с предварительной подготовкой кромок свариваемых элементов.

Материалы и соединения для несущих конструкций силосов принимают в соответствии с указаниями СНиП II-23-81 «Стальные конструкции. Нормы проектирования». ниже

В результате анализа причин аварий и аварийных состояний листовых металлоконструкций типа силосов Повреждения элементов конструкции силосов выявлено, что змогут развиваться как при имею­щихся дефектах, так и в бездефектных соединениях в результате несоответствия расчетных предпосылок действительным условиям работы конструкций и их узлов и вызываются: ошибками проектирования, связанными с неправильным определе­нием нагрузок и внутренних усилий; пониженными прочностными характери­стиками основного и наплавленного металла; недопустимой перегрузкой при эксплуатации. Значительное количество аварий аварий (26,7%) листовых металлоконструкций типа силосов, произошедших за 20-летний период на всей территории СНГ, возникло из-за в результате несоответствия расчетных предпосылок действительным условиям работы конструкцийошибок подобного типа.





В сварных соединениях элементов конструкций силосов встречаются дефекты, возникшие в процессе изготовления и монтажа. Основная причина возникно­вения этих дефектов связана с нарушением режимов сварки и неудовлетворитель­ной подготовкой (очисткой, разделкой) кромок свариваемых элементов. 29,5% аварий и аварийных состояний были вызваны дефектами, допущенными в процессе монтажа. из-за нарушения режимов сварки и неудовлетворитель­ной подготовки (очистки, разделки) кромок свариваемых элементов.

Опубликованные данные расследований опровергают распространенное мнение о том, что авария стальной листовой конструкции является следствием неблагоприятного сочетания нескольких причин, так как почти половина (47,4%) исследованных аварий возникла по одной производственной причине, а 90,4% аварий – одной или двум причинам. Это дает основания полагать, что предупреждение аварий силосов практически несложно, если установить надежную систему технического надзора и контроля на всех стадиях проектирования, возведения и эксплуатации сооружений.

На основе проведенного обзора выработаны рекомендации по учету на этапе проектирования силосов особенностей их изготовления, монтажа, технического обслуживания и ремонта. Это позволило в дальнейшем автоматизировать процесс конструкторско-технологической подготовки производства рациональных по массе силосов.

Согласно правилам статистической теории надежности оОписана методика расчета показателей надежности ремонтируемой конструкции силоса, в которой в соответствии с нормативно-технической документацией допускаются многократные отказы. что Методика позволяетпозволило установить требования к надежности составных частей силоса на основании требований ки надежности объекта в целом.

их Вторая Третья глава диссертации «Теоретическое обоснование …» Совершенствование методов проектирования, изготовления и ремонта стальных цилиндрических силосов, применяемых в сельском хозяйстве» посвящена рассмотрению способов конструкции и методики проектирования стальных цилиндрических силосов, путей снижения материалоемкости изделия с учетом конструктивных, технологических, экономических факторов.

На основе принципов комплексного решения, Также сделан анализ основных геометрических характеристик, положений расчета, особенностей сборки, монтажа, транспортировки, эксплуатации конструкции.

Пприводится технико-экономическое обоснование выбора направлений совершенствования конструкцииоптимальных конструктивных форм и размеров, совершенствования методов расчета, изготовления и монтажа силоса (ремонта) при достижении главных показателейй, - экономии стали, повышения производительности труда при проектировании и изготовлении, снижения трудоемкости и сроков монтажа, - которые и определяют стоимость изделия. Делается Сделан вывод о целесообразности введения ступенчатой толщины цилиндрической оболочки силоса по высоте, что позволит снизить материалоемкость конструкции в целом.

Известный в конструировании метод «базового агрегата» позволяет выделить основной агрегат, который можно превратить в машины различно­го назначения присоединением к нему специального оборудования. При применении данного метода на этапе проектированияпе­реходе от прототипа к системе, можно выделить «базовые агрегаты», имеющие определяющуюпредопределяющую роль при расчете устройстваконструкции, в т.ч. при определенииисследованиидля НДС прототипа или системы.

Рассмотрев элементы конструкции стального цилиндрического силоса, в качестве «базового агрегата» выделим тонкостенную цилиндрическую оболочку.

Как уже отмечалось выше, в дальнейшем будем цилиндрический корпус, при стандартном подходе, проектируется с постоянной толщинойы по высоте, что приводит к необоснованному увеличению запаса прочности и повышению расхода материалов на изготовление конструкции в целом. На основе проведенного анализа, для снижения массы силоса в целом, предлагается введение ступенчатой толщины цилиндрического корпуса по высоте, что позволит оптимизировать конструкцию по критериям материалоемкости и стоимости изготовления, эксплуатации и ремонта. Это вводит ряд особенностей в построение математической модели рационального по массе силоса., Рассмотрим их.

Если классифицировать цилиндрическую оболочку силоса по характеру ее расчетной модели, то она должна быть отнесена к тонкостенным оболочкам средней длины, находящаяся в двухосном напряженном состоянии от воздействия.

При расчете оболочки за искомые величины принимаются функции напряжений и перемещений от силовых воздействий (давления засыпки, вес конструкции), определяемые на основе уравнений равновесия, геометрических и физических уравнений с учетом граничных условий. Определяющими несущую способность являются нормальные напряжения; влияние касательных напряжений менее существенно. При этом, задача исследования напряженного состояния и деформаций ставится в линейной постановке, когда рассматриваются малые перемещения, вследствие чего влияние деформаций на изменение расчетной модели не учитывается; кроме этого, физические свойства материала считаются неизменными.

Условия на краю или граничном контуре служат основными данными расчетной схемы оболочек. Края могут быть: свободными, шарнирно подвижно опертыми, шарнирно неподвижно опертыми, защемленными. Те или иные условия на контуре могут распространяться по всему контуру, части контура или быть в отдельных точках.

Таким образом, системой, описывающей НДС цилиндрической обечайки, является краевая задача, построенная на основе дифференциальных уравнений и различного типа краевых условий. В настоящее время подобного типа задачи обычно решают приближенными численными методами.

Предлагаемое введениецилиндрическогокорпуса с учетом переменности распределенной внешней нагрузкиоптимизировать материалоемкость конструкции Но, при решении краевой задачи такой оболочки появляются переменные коэффициенты при членах дифференциальных уравнений, что исключает возможность решения последних в замкнутом виде и затрудняет применение впрямую распространенных численных и аналитических методов (метода конечных разностей, метод возмущений), в связи с чем возникает вопрос разработки приемлемой методики решения возникающих дифференциальных уравнений.

Пподробному описанию проектировочнойкоторой методики рациональных по массе силосов посвящена третьчетвертаяя глава диссертации.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.