CC BY
136
Результаты расчетов показали, что при среднем диаметре частиц СОМ в 35 мкм, фракционный КПД составляет 99,89 %.
Разработанная методика расчета параметров ЛНЗР частиц сухого молока позволила оценить эффективность процесса пылеулавливания частиц сухого обезжиренного молока в циклонных аппаратах распылительной сушильной установки «ВРА-4», широко применяемых в молочной промышленности.
Библиографический список
1. Коузов, П. А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов / П. А Коузов. — Л. : Химия, 1987. — 264 с.
2. Липатов, Н. Н. Сухое молоко: теория и практика /
Н. Н. Липатов, В. Д. Харитонов. — М. : Пищевая промышленность, 1981. — 264 с.
3. Лисин, П. А. Циклонная очистка воздуха в молочной промышленности: теория и практика / П. А. Лисин, В. Л. Иванов, А. П. Мусатенко. — Омск : Изд-во ОмГАУ, 2000. — 78 с.
4. Штокман, Е. А. Очистка воздуха от пыли на предприятиях пищевой промышленности / Е. А. Штокман. — М. : Пищевая промышленность, 1989. — 308 с.
ЛИСИН Пётр Александрович, доктор технических наук, профессор кафедры «Технология и оборудование пищевых производств» Омского государственного аграрного университета им. П. А. Столыпина. МАРТЕМЬЯНОВ Денис Борисович, старший преподаватель кафедры «Метрология и приборостроение» Омского государственного технического университета.
Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 03.10.2013 г.
© П. А. Лисин, Д. Б. Мартемьянов
УДК 624.042 С. А. МАКЕЕВ
Д. М. КОЛМАКОВ
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия,
г. Омск
МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В АРОЧНОМ ТОНКОСТЕННОМ ПРОКАТЕ ТРАПЕЦИЕВИДНОГО СЕЧЕНИЯ______________________________________________
Предложена методика определения остаточного радиуса, остаточных технологических напряжений арочного тонкостенного проката.
Ключевые слова: остаточные напряжения, остаточный радиус, технологический радиус, арочные бескаркасные покрытия из профилированных листов.
Введение. Создание легких и прочных покрытий зданий и сооружений является актуальной задачей. Активно используются металлические арочные бескаркасные покрытия из холодногнутых тонкостенных профилированных листов [1—4] (рис. 1, 2). При этом обеспечивается создание более эффективных бескаркасных конструкций, не ограниченных длиной выпускаемых профилированных листов, с возможностью создания новых архитектурно выразительных форм.
В настоящее время расчет на прочность и местную устойчивость арочного тонкостенного проката трапециевидного сечения в составе цилиндрических бескаркасных покрытий проводят без учета остаточных технологических напряжений радиусного гиба в профиле [1, 2].
Остаточные напряжения возникают на стадии изготовления арочных заготовок и обусловлены технологическим процессом прокатного гиба из плоских профилированных листов в арочные в холодном состоянии без последующей термообработки [5].
Рис. 1. Арочный тонкостенный профилированный лист
В работе представлены результаты численного моделирования процесса радиусного гиба плоских профилированных листов с получением арочных заготовок с учетом физической нелинейности стали. В результате для заданных остаточного радиуса и геометрии арочного профиля [4] производится количественная оценка распределения остаточных напряжений по высоте сечения профиля.
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №1 (127) 2014 НОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (127) 2014
70
%
Рис. 2. Пример арочного бескаркасного покрытия спортивного комплекса
Постановка задач исследования. При разработке проекта цилиндрического бескаркасного покрытия применяют арочный тонкостенный прокат трапециевидного сечения заданного радиуса Ясст (рис. 3) [4]. Это значит, что при производстве проката необходимо задать параметры технологического оборудования В, Д, обеспечивающие получение Я после про' ' ^ ост *
ката. Проектировщику покрытия при проведении статического расчета необходимо знать распределение остаточных технологических напряжений радиусного гиба по высоте сечения профиля ог(у) для учета этих напряжений при расчете профиля на прочность и местную устойчивость.
Исходя из вышеизложенного, задачи исследования сводятся к назначению параметров технологического оборудования В и Д, обеспечивающих получение требуемого остаточного радиуса конечной арочной заготовки Я , и оценке остаточных напря-
ост
жений после проката.
Численное моделирование продольного гиба. Численное моделирование технологического процесса
Рис. 3. Схема технологического процесса радиусного гиба профиля и вид на роликовые кассеты
-350 -280 -210 -140 -70 0 70 140 210 280 350
напряжения <т2(у), МПа
Рис. 4. Распределение технологических и остаточных напряжений по высоте сечения профиля
О 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16
Деформация
Рис. 5. Диаграмма растяжения стали
і у
радиусного гиба плоского профиля с учетом нелинейности стали проводится в две последовательные стадии [6]:
I стадия — нагружение консольного отрезка плоского профиля заданой ширины в режиме поперечного изгиба до достижения технологического радиуса Ятех с получением распределения нормаль-
ных напряжений гиба по высоте сечения профиля (рис. 4);
II стадия — полная разгрузка с получением остаточного радиуса Яост и распределения остаточных напряжений гиба по высоте сечения профиля (рис. 4).
Предложенный двухстадийный процесс численного моделирования реализован для профиля НС-60
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (127) 2014 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (127) 2014
Рис. S. Численная модель продольного гиба
с толщиной листа 1 мм [4] в программном пакете Nastran [6]. Ширина профильных заготовок в расчете принята 1055 мм. При введении характеристик стали использовалась билинейная диаграмма растяжения прокатной стали 08Ю, представленная на (рис. 5) (предел текучести о02 = 260 МПа, расчетное сопротивление Ry=252 МПа, модуль нормальной упругости £=2,06Е + 5 МПа, условный касательный модуль Et= tga = 800 МПа) [ 7].
Процесс нагружения и разгрузки в Nastran выполнялся в режиме Nonlinear Static с автоматическим пошаговым приращением нагрузки. Иллюстрация процесса деформирования верхних полок в очаге максимальных деформаций представлена на рис. 6. В процессе нагружения на каждом шаге фиксировалось распределение нормальных напряжений по высоте сечения.
Для моделирования в программном комплексе Nastran использовалась расчетная схема поперечного изгиба плоской профилированной заготовки, соответствующая приложению нагрузок в технологическом оборудовании при прокате (рис. 3 — 8).
B — расстояние между осями кассет;
Rmex — технологический радиус продольного гиба;
R<>cm — остаточный радиус продольного гиба;
Д — величина прогиба при максимальной на-
тех * it
грузке;
Дост — величина прогиба при разгрузке.
Относительное смещение Д кассет прокатного оборудования таково (рис. 3), что при прохождении средней кассеты роликов возникающие в элементах плоской заготовки профиля максимальные напряжения в сечении профиля превышают предел текучести примененной листовой стали. При этом материал профиля входит в зону пластических деформаций, охватывающих частично верхние (растяжение) и нижние (сжатие) участки сечения [5]. На этой стадии, соответствующей I стадии моделирования, заготовка принимает технологический радиус гиба Rmex, зависящий от геометрии элементов оборудования В и Д. При выходе из зоны проката (II стадия разгрузки), за счет наличия упругих свойств стали, заготовка несколько распрямляется, оставаясь при этом арочной, постоянного остаточного радиуса R ост, при этом R >R .
* ост тех
В табл. 1 представлены результаты моделирования. Приведены значения максимальной нагрузки (Ртах) до образования пластических деформаций
Таблица 1
Результаты численного моделирования радиусного гиба при изменении нагрузки Р, для профиля НС 60 о = 1 мм
Показатели N astran
Р (max) 7000 Н
Д (тех) 0,0352 м
R ( тех) 7,793 м
о ( тех) 2б1 МПа
Р (min) 0,001 Н
Д (ост) 0,0243 м
R ( ост) 8, 744 м
о ( ост) -85 МПа
Р (max) 7500 Н
Д (тех) 0,0377 м
R (тех) 7,233 м
о ( тех) 2б3 МПа
Р (min) 0,001 Н
Д (ост) 0,02б5 м
R ( ост) 7, 854 м
о ( ост) -95 МПа
Р (max) 8000 Н
Д (тех) 0,0402 м
R ( тех) б,500 м
о ( тех) 2б4 МПа
Р (min) 0,001 Н
Д (ост) 0,027б м
R ( ост) 7,150 м
о ( ост) - 105 МПа
в элементах сечения, полной разгрузки (РтП), технологического (Л ) и остаточного радиусов (Я ), величина прогиба при максимальной нагрузке (Д ), величина прогиба при разгрузке (Д ), напряжений, возникающих в сечении в верхних полках при максимальной нагрузке (отех), остаточных напряжений в сечении верхних полок после разгрузки (оост)
(отрицательный знак напряжений показывает, что они сжимающие).
Выводы.
1. Разработана и апробирована конечно-элементная модель технологического процесса радиусного гиба плоских профилированных холодногнутых заготовок трапециевидного сечения в арочные с определением остаточного радиуса и распределения остаточных напряжений по высоте сечения.
2. Численные значения распределения остаточных технологических напряжений по высоте сечения арочных профилей позволит проводить уточненные расчеты несущей способности данных профилей в составе строительных конструкций, например, бескаркасных цилиндрических сводов-оболочек на стадии проектирования.
3. Данные о распределении остаточных технологических напряжениях арочных прокатных профилей для практического диапазона радиусов цилиндрических строительных конструкций должны быть включены в параметры сортамента арочных профилей наравне с геометрическими характеристиками.
Библиографический список
1. Макеев, С. А. Математическая модель бескаркасного двухслойного арочного свода из холодногнутых тонколистовых стальных профилей / С. А. Макеев, А. В. Рудак / Строительная механика и расчет сооружений. — 2009. — № 2. — С. 2 — 6.
2. Пат. 105642 Российская Федерация, МПК7 Н 04 В 1/38, Н 04 3 13/00. Бескаркасный двухслойный цилиндрический свод / Макеев С. А., Кузьмин Д. А.; заявитель и патентообладатель Сибирская гос. автомобильно-дорожная акад. — № 2010150092; опубл. 20.06.11.
3. Афанасьев, Ю. В. Большепролетные покрытия на основе арочных несущих балок составного сотового сечения / Ю. В. Афанасьев, С. А. Макеев, Л. В. Красотина // Строительная механика и расчет сооружений. — 2008. — № 3. — С. 16 — 20.
4. ТУ 112-235-39124899-2005. Профили стальные гнутые арочные с трапециевидными гофрами. — Новосибирск : Сиб-НИИстрой, 2005. - 18 с.
5. Макеев, С. А. Расчет остаточных технологических напряжений продольного гиба в арочном прокате трапециевидного сечения / С. А. Макеев, Д. М. Колмаков / Расчет и проектирование металлических конструкций — М. : ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет», 2013. — С. 90 — 94.
6. Шимкович, А. Г. Бешар & Ка81гап Инженерный анализ методом конечных элементов : справ. пособие / А. Г. Шимкович. — М. : ДМК, 2008. — 696 с.
7. Филимонов, А. И. Диаграмма растяжения рулонной стали 08Ю производства Липецкого металлургического комбината. Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования / А. И. Филимонов, С. М. Шмонденко // Материалы IV Всерос. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. — Омск : СибАДИ, 2009. — Кн. 3. — С. 101 — 104.
МАКЕЕВ Сергей Александрович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Строительные конструкции».
КОЛМАКОВ Даниил Михайлович, аспирант кафедры «Строительные конструкции».
Адрес для переписки: шакееу608079@шаД.ш
Статья поступила в редакцию 20.11.2013 г.
© С. А. Макеев, Д. М. Колмаков
Информация
Всероссийский конкурс молодых ученых-2014
Российская академия наук, Министерство обороны РФ, Министерство промышленности и торговли РФ, Федеральное космическое агентство, Министерство образования и науки РФ, Высшая аттестационная комиссия и Межрегиональный совет по науке и технологиям проводят 14—16 октября 2014 года в г. Миассе Челябинской обл. VI Всероссийский конкурс молодых ученых, посвященный 90-летию со дня рождения академика В. П. Макеева.
В программе конкурса:
1. Фундаментальные и прикладные проблемы науки;
2. Наука и технологии;
3. Новые технологии;
4. Механика и процессы управления.
Участники конкурса: аспиранты, докторанты, соискатели ученой степени кандидата и доктора наук.
Заявки на участие в конкурсе и рукописи научных статей просьба представить в МСНТ в срок до 30 июня 2014 г.
В результате рассмотрения представленных рукописей научных статей, изданных в сборнике научных трудов «Итоги диссертационных исследований», МСНТ:
— отбирает 4 лучших статьи и объявляет имена победителей конкурса;
— награждает победителей конкурса дипломами лауреата VI Всероссийского конкурса молодых ученых и оказывает им финансовую поддержку по изданию монографий, научных обзоров и руководящих технических материалов по профилю выполняемых диссертаций;
— высылает участникам конкурса авторские экземпляры сборника научных трудов; по просьбе авторов научных статей представляет заключения о признании полученных научных результатов в качестве основы для подготовки и последующей защиты кандидатских и докторских диссертаций.
МСНТ напоминает, что в соответствии с Постановлением Правительства РФ № 475 от 20 июня 2011 г. (п. 10) материалы VI Всероссийского конкурса молодых ученых засчитываются ВАК при защите диссертаций.
Подробная информация на сайте Межрегионального совета по науке и технологиям: http://www.msnt. pp.ru/konk.html
Источник: http://www.rsci.ru/grants/grant_news/284/235826.php (дата обращения: 20.02.2014)
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (127) 2014 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
