К расчету прочности соединений деталей машин Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

УДК 539.3

Г. Н. Лазовский, E. С. Гетце Научный руководитель - Р. А. Сабиров Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

К РАСЧЕТУ ПРОЧНОСТИ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Рассматриваются детали машин, подверженные растяжению, изгибу и кручению, части, которых соединены сварными швами. Расчеты прочности сварных швов выполнены по стандартной методике, приводимой в учебниках по сопротивлению материалов и с помощью методов пакета Solid Works 2007. Совместное использование обеих форм расчета позволяет более полно оценить напряженно-деформированное деталей и сварных швов, удовлетворяя требованиям ГОСТ.

Задача более совершенного моделирования прочности, жесткости и устойчивости конструкций с целью обеспечения безопасности жизнедеятельности всегда актуальна.

В работе выполнены расчеты прочности деталей (рис. 1) по стандартной методике статического расчета сварных швов, которая приведена в [1] и по программе Solid Works 2007.

Стандартная методика подчинена требованиям ГОСТ 8788-68 [2] и сводится к исследованию простейших видов деформирования как срез, смятие, отрыв. В Solid Works 2007 [3] заложено два способа моделирования сварных соединений: Сварка как сборочная операция, Вставка; Элементы сборки; Сварка, так же инструмент «Сварная деталь», работающий в режиме «Деталь». Оба способа пригодны для моделирования сварных соединений.

Опасное сечение

Рис. 1. Накладка растягивающиеся силами

Рис. 2. Пластины, сваренные стыковым швом

А »

Рис.3. Шпоночное соединение

Секция «Модели и методы анализа прочности, динамики и надежности конструкций КА»

Solid Works | Стандартная методика | Примечание

Накладка

Разные методы моделирования (при прочих одинаковых условиях) дали большой разброс ~ 53 % В режиме деталь 6 МПа В режиме сборка 3,9 МПа Максимальное напряжение в шве 5.7 МПа Неоднозначные результаты, моделирование в режиме сборки удобнее чем в режиме деталь, но возможно заниженной напряжение

Стыковой шов.

В режиме сборка 48 МПа в корне шва В режиме деталь 23 МПа в корне шва Разные методы моделирования (при прочих одинаковых условиях) дали большой разброс ~ 52 % Максимальное напряжение в шве 38 МПа, слабо учитывается разделка кромок Неоднозначные результаты, моделирование на результат влияет способ моделирования. Совместное использование методик позволяет оптимизировать конструкцию

Шпоночное соединение

Максимальное напряжение в шпонке ~ 140 МПа. Однако обнаружена опасная концентрация напряжений на валу Максимальное напряжение смятия в шпонке 146 МПа Слабо учитывается концентрация напряжений Совместное использование методик позволяет оптимизировать конструкцию

Результаты исследования напряжений приведены в таблице.

Применение пакета позволило более полно выполнить анализ конструкции, упростить дальнейшие вычисления для детального проектирования сварных швов. Снизить материалоемкость, обнаружить концентраторы напряжений. Однако стандартная методика позволила проконтролировать результаты, получаемые по Solid Works.

Владение стандартной методикой позволило более грамотно составить модель для автоматизированного проектирования по Solid Works и полно понять результаты Solid Works. Обе методики следует использовать совместно, что позволит обеспе-

чить более высокую прочностную надежность и безопасность конструкций.

Библиографические ссылки

1. Биргер И. А. Шор Г. Ф. Иосилевич Г. Б. Расчет на прочность деталей машин : справочник. М. : Машиностроение, 1993.

2. ГОСТ 8788-68.

3. Алямовский А. А., Собачкин А. А., Одинцов Е. В., Харитонович А. И., Понаморев Н. Б. Solid Works 2007/2008. Компьютерное моделирование в инженерной практике. СПб. : БХВ-Петербург, 2008.

© Лазовский Г. Н., Гетце E. С., Сабиров Р. А., 2010

УДК 539.3

А. И. Масолыго, В. А. Машнина, С. Ю. Тудвасев Научный руководитель - Р. А. Сабиров Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

МОДЕЛИРОВАНИЕ ШАРОВОГО СОСУДА ДАВЛЕНИЯ ПО ДЕФОРМИРОВАННОЙ СХЕМЕ

Получены уравнения равновесия Лапласа для шаровой оболочки по деформированной схеме. Особенностью решения нелинейной задачи при больших перемещениях является наличие бифуркации прогибов при одной и том же давлении.

Уравнение равновесия Лапласа по деформированной схеме для вычисления усилия N в шаровой оболочке записывается с учетом увеличения первоначального радиуса оболочки R0 на величину V (прогиб) от действия давления q и приобретает вид

N = q(R0 + мО/2. (1)

В качестве физического уравнения примем закон Гука для упругого материала

ст = Е е, (2)

где Е - модуль Юнга, а деформацию е и прогиб V

оболочки свяжем линейным геометрическим уравнением

е = V /R0. (3)

Пусть напряжение в оболочке по толщине / распределяется равномерно,

N = ст I. (4)

Тогда, учитывая, что объем материала Ут оболочки при её деформировании не изменяется, толщина ? будет величиной переменной

I = Кт /4л(^ + V)2. (5)