CC BY
8
УДК 658.56; 004
ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНЫХ НАГРУЗОК ДЕТАЛЕЙ
КОНСТРУКЦИИ
Проводится исследование выдерживаемой нагрузки балки, выполняющую роль несущей конструкции. Проводится сравнение выдерживаемой нагрузки, деформации и напряжений некачественной балки, имеющей трещину и балки без дефектов.
Ключевые слова: качество, деталь, моделирование, нагрузка, некачественная балка, трещина.
Качественная деталь или сборочная единица должна выполнять возлагаемые на нее функции. При этом независимо от типа детали, ее применения, способа установки и других факторов ее качество является одним из основных параметров, влияющих на работоспособность, надежность, долговечность агрегата, конструкции и т.п. [1-6].
Качество детали может снижаться за счет дефектов при производстве, например, образование трещин в балках при их прессовании или литье, что может быть связано с низким качеством исходного сырья, несовершенствами технологического процесса, нарушением регламентов и т.д. При этом наличие трещины может не сыграть роли в процессе эксплуатации детали, и она может прослужить значительно дольше отведенного времени. Однако существуют ситуации, когда наличие трещины оказывает существенное влияние, например, на устойчивость конструкции здания. Поэтому актуальным является исследование поведения деталей, в которых есть дефекты, на работоспособность.
Рассмотрим влияние трещины на несущую способность балки. Предположим, что при возведении конструкции была использована балка с имеющейся в ней трещиной и сравним ее поведение с поведением детали без дефектов. Одна часть балки жестко закреплена, что лишает ее всех степеней свободы, а на другую часть осуществляется давление. Такой подход позволяет имитировать реальную ситуацию, в которой балка, имеющая жесткую заделку, выполняет роль несущей конструкции.
Для исследования поведения балок и их сравнения было использовано компьютерное моделирование рассматриваемого процесса в системе ЛдБуБ. Было смоделировано приложение нагрузки на балку, в которой имеется трещина глубиной 5 мм (рис. 1, а), и на балку с такими геометрическими размерами, но без трещин (рис. 1, б). Балка изготовлена из конструкционной стали 45. Для упрощения расчетов была принято, что трещина является несквозной поперечной.
А.И. Кондратова
а
Рис. 1. Балка: а - с трещиной; б
б
- без трещины
Для оценки выдерживаемой нагрузки были составлены графики, характеризующие нагрузку, необходимую для деформирования балки, от времени деформирования (рис. 2).
Время, с С трещиной Без трещины
Рис. 2. Выдерживаемая нагрузка
Из графиков следует, что для начала деформирования балки, имеющей трещину, необходимо усилие равное 0,035 МН, а для балки без дефектов - 0,044 МН. Таким образом, балка без дефектов выдерживает нагрузку на 22 % больше.
Помимо нагрузки были оценены и напряжения, и деформации в балке при деформировании, представленные на рис. 3 и 4 соответственно.
б
Рис. 3. Деформации в балке: а — с трещиной; б — без трещины
б
Рис. 4. Напряжения в балке: а — с трещиной; б — без трещины
120
Деформации и напряжения в целом имеют подобное распределение. И в месте трещины не наблюдается изменения данных параметров. При этом трещины могут быть как внешние (рис. 5), так и внутренние.
Рис. 5. Внешняя трещина
Таким образом, данное исследование показало, что балка, имеющая трещину, выдерживает статистическую нагрузку значительно меньшую по величине, чем балка без дефектов.
Это означает, что балка, выполняющая роль несущей конструкции не должна иметь дефекты, в том числе и трещины, так как от качества подобных деталей зависит жизнь и здоровье людей.
Список литературы
1. Кондратова А.И. Общий обзор и определение товаров ненадлежащего качества // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 8. С. 40-43.
2. Никифорова А.П. Применение метода исследования опасности и работоспособности для управления качеством продукции литейного производства // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 9. С. 395401.
3. Женина Е.С., Юдин С.В. Оценка качества изделий по данным контроля в производстве и в эксплуатирующих организациях // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 2. С. 431-434.
4. Афанасьев В.Б. Особенности проектирования системы информационной поддержки качества продукции оборонного предприятия // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 5. С. 255-269.
5. Кондратова А.И. Основные виды и особенности сертификатов качества // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 8. С. 36-39.
6. Грачева А.Д., Лисютина А.И., Никихина М.С. Методы повышения точности измерений // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 6. С. 441-444.
Кондратова Анастасия Игоревна, магистрант, an. kondratova@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
DETERMINATION AND ASSESSMENT OF THE LIMIT LOADS OF STRUCTURAL PARTS
A.I. Kondratova 121
A study of the withstand load of the beam, which serves as a supporting structure, is being carried out. A comparison is made of the withstand load, deformation and stresses of a poor-quality cracked beam and beams without defects.
Key words: quality, detail, modeling, load, poor-quality beam, crack.
Kondratova Anastasia Igorevna, undergraduate, an. kondratova(a>,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 623.61
МОДЕЛЬ КОМПЛЕКСНОГО ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОТИВНИКА НА УЗЕЛ СВЯЗИ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
A.B. Киселев, Ю.А. Гагарин, A.B. Милашевский
В статье описывается обобщенной модели УС СН, функционирующего в условиях комплексного воздействия противника. Разработанная модель позволяет определить подход к анализу устойчивости функционирования УС СН с целью выработки мероприятий для принятия решений органами управления, направленными на повышение устойчивости функционирования УС СН.
Ключевые слова: узлы связи специального назначения, комплексное воздействие противника, маршруты прохождения информации, математическое ожидание, непреднамеренные помехи, преднамеренные помехи, критериальное время восстановления.
Аналитическая модель узла связи (УС) специального назначения (СН), функционирующего в условиях воздействия противника [1] позволяет проследить динамику антагонистического взаимодействия УС СН и воздействующих на него дестабилизирующих факторов боевой обстановки, производить оценку устойчивости функционирования УС в боевых условиях при изменяющейся нагрузке на элементы УС и организованных от них маршрутов прохождения информации (МПИ), а также выявлять существенные взаимосвязи элементов УС и параметров, выступающих в качестве исходных данных.
Из анализа полученных результатов возникает необходимость оценки значений длительности цикла восстановления УС СН в условиях комплексного воздействия противника. Соответствующая оценка предполагает сравнение полученных данных с некоторыми заданными значениями показателей, определенными в качестве требуемых (критериальных). Таким образом актуализируется задача расчета средней длительности цикла восстановления (Гср в) УС и вероятность того, что длительность цикла восстановления не превосходит заданного критерия.
Предположим, что УС СН функционирует в условиях дестабилизирующих факторов боевой обстановки, под которыми понимается комплексное воздействие на организованные от УС МПИ преднамеренных и непреднамеренных помех, а также поражающих факторов различных видов оружия. Требуется определить показатель устойчивости функционирования УС и требуемое (критериальное) время его восстановления после воздействия противника. Данные показатели определяются с помощью обобщенной модели УС СН [1], функционирующего в условиях комплексного воздействия противника. Первый из них определяется как математическое ожидание случайной величины, соответствующей длительности цикла восстановления УС, а второй -как значение полученной при моделировании функции распределения длительности цикла восстановления УС в точке, соответствующей требуемому (критериальному) значению.
