CC BY
16
3. Впервые разработчик может количественно оценить, каким образом техническое решение, оптималь-ное для одного из элементов рабочего цикла, влияет на критерии оптимальности остальных элементов этого цикла. В случае, когда критерии оптимальности противоречат друг другу, разработчик должен найти такие совокупности технических решений, которые устраняют эти противоречия и обеспечивают энергосберегающую технологию рабочего процесса ФП в целом.
Такой подход применен автором при выборе оптимального варианта совмещенного способа черпания сыпучего материала ФП и соответствующего этому варианту технического решения [8, 9].
Литература
1. Казаринов В.М., Фохт Л.Г. Одноковшовые погрузчики в строительстве. 2-е изд. лерераб и доп. - М., Стройиздат, 1975. -239 с.
2. Лукин A.M. Основы проектирования ресурсосберегающих технологий сложных динамических систем циклического действия. Часть 1. Методологические основы теории черпания сыпучего материала ковшом погрузочной машины: Монография. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2002.-319 с.
3. Лукин A.M. Методика определения нагрузок в механизмах управления рабочим оборудованием фронтального погрузчика. // Омск, 1979. Деп. в ЦНИИТЭ-строймаше, № 159. Опубл. в Библиограф, указ. ВИНИТИ: Деп. научн. работы, 1979. № 11, с. 71.
4. Лукин A.M. Определение соотношений скоростей выдвижения штоков ковшовых и стреловых цилиндров и
С. н. ПОЛЯКОВ
в. г. цысс
Омский государственный технический университет
УДК 539.3
Высокие требования, предъявляемые в настоящее время к надежности авиационных шин, могут быть достигнуты при условии, что расчетные схемы разрабатываемых конструкций максимально приближены к реальным объектам, учитывать сложность как конструктивных форм, так и поведение материалов шины при экстремальных режимах работы.
Конструкция авиационной шины представлена на рис. 1, из которого видно, что шина является сложной конструкцией, состоящей из композиционных материалов (брекер и каркас), металла (бортовые кольца и брекер) и высокоэластичного материала (чаще всего резина).
Для определения напряженно-деформированного состояния в шине широкое распространение получили Два подхода: на основе теории оболочек [1], на основе применения метода конечных элементов (МКЭ) [2].
В последние годы активно развивается подход, основанный на представлении среды в виде конечных
поступательного перемещения погрузчика при черпании материала. // Омск, 1983. Деп. в ЦНИИТЭстрой-маше, № 402. Опубл. в Библиограф, указ. ВИНИТИ: Деп. научн. работы, 1982. № 11, с. 87.
5. Лукин A.M. Динамика взаимодействия ковша погрузчика со штабелем сыпучего материала при совмещенном способе черпания. // Омск, 1983. Деп. в ЦНИИТЭстроймаше, №411. Опубл. в Библиограф, указ. ВИНИТИ: Деп. научн. работы, 1983. № 1, с. 94.
6. Лукин A.M. Математическая модель процесса черпания сыпучего материала. // Омск, 1983. Деп. в ЦНИИТЭстроймаше, № 71 сд - Д83. Опубл. в Библиограф, указ. ВИНИТИ: Деп. научн. работы, 1983. № 12, с. 120.
7. Лукин A.M. Математическая модель и программа для определения кинематических и силовых параметров погрузочного оборудования фронтальных погрузчиков. // Омск, 1986. Деп. в ЦНИИТЭстроймаше, № 82-сд-вб. Опубл. в Библиограф, указ. ВИНИТИ: Деп. научн. работы, 1986. № 10, с. 128.
8. Лукин A.M. Оптимизация режимных параметров фронтального погрузчика при исследовании динамики процесса черпания сыпучего материала. // Омский научный вестник.-2002.-Вып. 19.-е. 101-104.
9. Лукин A.M., Калачевский Б.А. Совершенствование технологии черпания сыпучего материала по удельным энергозатратам. // Омский научный вестник. - 2002. - Вып. 19.-е. 104-106.
ЛУКИН Александр Михайлович, кандидат технических наук, доцент.
Рис.1. Схема конструкции авиационной шины. 1 - протектор; 2 - брекер; 3 - слои каркаса; 4 - камера; 5 - бортовые кольца.
О РАСЧЕТЕ ОСЕСИММЕТРИЧНОГО НАПРЯЖЕННО-ДЕфОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ АВИАЦИОННЫХ ШИН
РАССМОТРЕН РАСЧЕТ ОСЕСИММЕТРИЧНОГО НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ АВИАЦИОННЫХ ШИН НА ОСНОВЕ ЧИСЛЕННОЙ АППРОКСИМАЦИИ РЕШЕНИЯ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ОБЪЕМОВ. МЕТОД КОНЕЧНЫХ ОБЪЕМОВ, ОБЪЕДИНЯЯ ЛУЧШИЕ КАЧЕСТВА МЕТОДА КОНЕЧНЫХ РАЗНОСТЕЙ И МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ПОЗВОЛЯЕТ СТРОИТЬ КОНСЕРВАТИВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ, ОБЛАДАЮЩИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТЬЮ КОНЕЧНО-РАЗНОСТНЫХ СХЕМ И АЛГОРИТ-МИЗИРУЕМОСТЬЮ МЕТОДОВ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.
!
i i
/ I У I i i
j/T \
\ \i 0 1 г / ij« 1
/ j
! Л. i i
0.20
г 0.15
X
? 0,10
i
S U.UÖ
t 0,00
X
«t -0,05
I -0,10
q -0,15
ад
U4-
У
Ii
м
ГТ ¥
0.20 0,15 0,10
г
j 0.05
1 о.оо
а
С -0,05 -0,10 -0.15
меридиональная координата шины, t, ом
Рис.2. Зависимость прогиба внутренней поверхности шины от меридиональной координаты.
объемов, и аппроксимации уравнений сохранения в интегральной форме на этих объемах [3,4]. Основные преимущества такого подхода заключаются в единообразии аппроксимации уравнений на конечных ячейках произвольной формы и, следовательно, в упрощении аппроксимации уравнений для сложных расчетных областей. Кроме того, в методе конечных объемов сеточные законы сохранения выполняются в каждой расчетной ячейке, а для формирования уравнений не привлекаются вариационные принципы.
Предложенный в [4] метод применим для определения напряжений и деформаций в шинах.
Поскольку авиационные шины изготовлены из композиционных материалов, в работе определение значений элементов матрицы [С] проводится для каждой ячейки. Соотношения упругости для ортотропного слоя определяются на основе структурного подхода [6].
В качестве тестового примера рассмотрим определение НДС шины 175/70R13, для которой имеются экспериментальные результаты и расчеты другими методами.
Конструкция шины состоит из одного слоя каркаса, изготовленного из текстильного корда и двух перекрестным образом расположенных слоев брекера из метал-локорда. Шина нагружена эксплуатационным давлением р=0,2 МПа. Механические характеристики материала следующие. Слой металлокорда расположен под углом ±70" на экваторе модуль корда Е = 89,6-103 МПа, модуль упругости резины Е = 3,0 МПа. Модуль упругости каркаса Е = 2,8-103 МПа, угол на экваторе равен 0°.
На рис. 2 приведены результаты расчетов прогиба внутренней поверхности шины по приведенной методике (сплошная линия) и по теории оболочек (пунктирная линия), взятой из работы [1] При построении результаты расчета были приведены к меридиональной координате.
На рис.3 приведены результаты расчета распределения поперечных касательных напряжений по толщине шины 175/70R13 в зоне окончания брекера.
Расстояние от внутреннего контура в мы
Рис. 3. Распределение поперечных касательных напряжений по толщине шины 175/70R13 в зоне окончания брекера.
Ромбами на горизонтальной оси отмечены границы слоев. Касательные напряжения <т1Э - сплошная линия по работе
[1], и треугольниками • результаты расчета по данной методике; касательные напряжения <т23 - пунктирная линия по работе [1], и кружками - результаты расчета по данной методике.
Полученные результаты позволяют сделать выводы о достоверности результатов определения напряжений и деформаций в шинах по приведенной методике. Разработанный метод расчета может быть использован для расчета авиационных шин в КБ шинных заводов и проектных организациях.
Литература
1. Григолюк Э.И. , Куликов Г.М. Многослойные армированные оболочки: Расчет пневматических шин. -М.. Машиностроение, 1988. - 288с.
2. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. - М.: Мир, 1975. - 541с.
3. Ильин В.П. Методы конечных разностей и конечных объемов для эллиптических уравнений. - Новосибирск: Изд-во Ин-та математики, 2000. - 345с.
4. Поляков С.Н., Цысс В.Г. Применение метода конечных объемов к решению динамических задач теории упругости/ В наст. Сборнике.
5. Саббонадьер Ж.-К., Кулон Ж.-Л. Метод конечных элементов и САПР. М.: Мир, 1989. -190 с.
6. Розин Л .А. Задачи теории упругости и численные методы их решения. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1998. -532с.
7. Апфутов H.A., Зиновьев П.А., Попов Б.Г. Расчет многослойных пластин и оболочек из композиционных материалов. -М.: Машиностроение, 1984. -264с.
ПОЛЯКОВ Сергей Николаевич, аспирант кафедры «Автоматические установки».
ЦЫСС Валерий Георгиевич, доктор технических наук, профессор кафедры «Автоматические установки».
