CC BY
27
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ
УДК 621.874
РОЗРАХУНОК НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ПР0СТ0Р0В01 СТРИЖНЕВ01 МЕТАЛОКОНСТРУКЦ11
О.В. Ярижко, доц., к. т.н., К.М. Полянський, маг1стр, Харк1вський нац1ональний автомоб1льно-дорожн1й ун1верситет, Н.П. Пенкша, ст. викл., Харк1вський автомоб1льно-дорожн1й техшкум
Анотац1я. Наведено приклад стеорення й анал1зу просторовог стрижневог конструкци секцп основной балки буд1вельного тдйомника за допомогою САПР Autodesk Inventor. Обгрунтовано eu6ip виду поперечного nepepi3y стрижтв секцп та наведено резулътати анал1зу ix напруже-но-деформоеаного стану.
Ключов1 слова: буд1вельний тдйомник, стрижнееа конструкция, Inventor, генератор рам, напружено-деформований стан.
РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТЕРЖНЕВОЙ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ
А.В. Ярыжко, доц., к.т.н., К.М. Полянский, магистр, Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, Н.П. Пенкина, ст. преп., Харьковский автомобильно-дорожный техникум
Аннотация. Приведен пример создания и анализа пространственной стержневой конструкции секции основной балки строительного подъемника с помощью САПР Autodesk Inventor. Обоснован выбор вида поперечного сечения стержней секции и приведены результаты анализа их напряженно-деформированного состояния.
Ключевые слова: строительный подъемник, стержневая конструкция, Inventor, генератор рам, напряженно-деформированное состояние.
CALCULATION OF STRESS-STRAIN STATE SPATIAL ROD METAL
CONSTRUCTIONS
A. УагугЬко, Assoc. Prof., Cand. Sc. (Eng.), K. Polanski, Master, Kharkiv National Automobile and Highway University, N. Penkina, senior Lecturer, Kharkiv Automobile and Road Technical School
Abstract. An example of creation and analysis of spatial rod construction section of the main beams construction elevators using CAD Autodesk Inventor. The choice of the type of cross-section section of the rods and the results of the analysis of stress-strain state.
Key words: construction elevators, rod design, Inventor, frame generator, stress-strain state.
Вступ
Пщвищення якосп створюваного мехашчно-го устаткування i конструкцш необхщно
пов'язувати, перш за все, з1 зменшенням !х ваги 1 вартосп, шдвищенням надшносп й полшшенням ряду шших характеристик. У наш час е актуальною проблема поеднання у
процес1 проектування двох взаемовиключних тенденцш: економп матер1алу, з одного боку, i забезпечення необхщних мщнюних характеристик конструкцш - шшого [1].
Усе це можна забезпечити за рахунок викори-стання комп'ютерних технологий. Сьогодш не можна створити якюне, надшне i конкуренто-спроможне устаткування без yce6Í4Horo шже-нерного анал1зу проектованих об'еклв за допомогою сучасних програмних 3aco6ÍB i ухвалення на його ochobí грамотних констру-ктивних pirneHb. Пщ шженерним анал1зом розум1еться, перш за все, дослщження напру-жено-деформованого стану моделей проектованих конструкцш, отримання ïx динам1чних характеристик i характеристик стшкосл при постшних i 3míhhhx режимах зовшшнього навантаження.
Анал1з публ1кац1й
Проектування просторових рам (стрижневих систем) з використанням сучасних комп'ютерних технологш дозволяе скоротити час, пщвищити точн1сть i створити комп'ютерну модель для проведения анал1зу мехашчних навантажень. Проектування рам можна здш-снювати у pÍ3HHx CAD системах. Цю задачу зручшше виршити за допомогою САПР Autodesk Inventor, яка дозволяе створити па-раметричну тривим1рну модель просторово1 рами в роздЫ «Проектування рам» [2, 3]. Параметризащя дозволяе провести анал1з створено'! модел1 для р1зномаштних профшв елеменлв конструкций
Мета i постановка завдання
Метою нашо'1 роботи е розгляд технологи створення тривим1рно1 параметрично'1 карка-сно-векторно'1 модел1 секци ochobhoï балки (рис. 1), що мае вигляд npocTopoBo'ï трикутно'1 ферми, й анал1з створено!' модел1 рами. Така конструкщя е частиною бшьшо'1 конструкци приставного фасадного пщйомника [4].
Для пор1вняльного анал1зу були o6paHÍ роз-Mipn пояс1в i p03K0CÍB, наведених у табл. 1, вщповщно до схеми на рис. 2. Побудова стрижнево'1 конструкцп проводилася у про-грамному комплекс! Autodesk Inventor. Про-грама дозволяе здшснювати статичний роз-рахунок i розрахунок на стшкють, а також будувати тривим1рш карти перемщень i на-пруги, що дае можливють виявляти сильш i слабм сторони кожно'1 конструкций
Рис. 1. Конструкщя секцп ochobhoï балки: а вигляд спереду; б - вигляд зверху; в вигляд збоку
Рис. 2. Схема пояав i po3kocíb ферми
Таблиця 1 Характеристики поперечного перерпу стержшв металоконструкцм
Найменування секци Металоконструкщя з профшю Металоконструкщя з труб Металоконструкщя з куточюв Комбшована металоконструкщя
Верхнш та нижнш пояси Труба 100x100x4 ГОСТ 30245-2003 Труба 80x4 ГОСТ 8734-75 Уголок 70x70x7 ГОСТ 8509-93 Труба 80x80x4 ГОСТ 8639-82
Стшки та розкоси Труба 40x40x4 ГОСТ 30245-2003 Труба 30x4 ГОСТ 8734-75 Уголок 30x30x3 ГОСТ 8509-93 Труба 30x4 ГОСТ 8734-75
Вага металоконструкцп 202 кг 154 кг 143 кг 185 кг
Максимальна напруга 55,24 МПа 173,2 МПа 302,9 МПа 142,8 МПа
Максимальна деформащя 1,83 мм 6,36 мм 13,2 мм 4,35 мм
Як навантаження на ферму було взято величину максимально! вантажопщйомносл (2000 кг), що е р1вном1рно розподшеною по верхшх стрижнях. Як опори було взято шар-шрне спирання та рухомий шаршр (рис. 3).
Навантаження 2000 кг
77 \ / / \ \ /
х- уРухома опора *
% ,
Опора шаршрна^
Рис. 3. Параметри навантаження
Ф1зичш характеристики матер1алу метало-конструкцн наведен! у табл. 2. Для анал1зу конструкцп у програм1 передбачено достат-ню кшькють вид1в розрахунюв. Для цього завдання буде проведено статичний.
Таблиця 2 Властивост1 матер1алу
Сталь вуглецева
Масова щшьшсть 7860 кг/м3
Межа текучост1 207,000 МПа
Остаточна межа мщносп розтягування 345,000 МПа
Модуль Юнга 220,000 ГПа
Коефщент Пуассона 0,275
Оцшка конструкцп здшснюеться за декшь-кома картами результата, як1 видае програ-ма, - максимальних значень елементарних перемщень [ поворопв балок. Така оцшка дозволяе не ттьки дшти висновку про надш-нють системи, але 1 визначити мюця критично! напруги в балках, а значить, сказати, де каркас «зламаеться». Додатково можна д1з-натися про реакцию в кожнш з опор 1 сказати, яка з них, при такому характер! навантаження, не витримае. Також будуть важливими дат про витрати матер1алу на ферму - за ними можна судити про випдтсть конструк-ц1г. Дай наведено дат для анаизу конструкций за робочого навантаження (карти результата подано в 1зометричному вигляд1 (рис. 4-7).
Рис. 4. Розподщ перемщення та напруги у стрижнях металоконструкцп з профшю
Рис. 5. Розподш перемщення та напруги у стрижнях металоконструкцн з труб
Рис. 6. Розподш перемщення та напруги у стрижнях металоконструкцн з куточюв
Рис. 7. Розподш перемщення та напруги у стрижнях комбшовано! металоконструкцн
Анал1з наведених результата симуляцн та даних табл. 1 показав, що мшмальну вагу мають металоконструкщя з труб та комбшо-вана металоконструкщя. При цьому макси-мальш напруження у стрижнях не переви-щують допустимих напружень (межа текучо-
сп). Мшмальний коефщент запасу мщносп дор1внюе 1,45. Однак бшьш рацюнальною, з точки зору технолог!! виготовлення, е комбь нована металоконструкщя, оскшьки вона по-требуе меншого обсягу попередньо! метало-обробки шд час виготовлення. Кр1м того, най-
бшьший прогин ще! конструкцн - 4,352 мм, що не перевищуе допустимого вщповщно до ДСТУ Б В.1.2-3 2006 «Прогини та перемь щення».
Висновки
У робот! розглянуто загальний шдхщ до створення та анал1зу модел1 секцн ochobhoï балки. Запропоновано технолопю створення тривим1рно1 параметрично1 каркасно-век-торно1 модел1 у САПР Autodesk Inventor. 3 використанням створено! комп'ютерно1 мо-дел1 проведено анал1з модел1 просторово1 рами за допомогою методу скшченних еле-менпв.
Запропонована методика дозволяе створити основу для розробки комп'ютерно1 програми вибору найбшьш оптимального вар1анта конструкцн npocTopoBoi' рами ochobhoï балки, що е завданням подальших дослщжень.
Лiтepaтypa
1. Соколов С. А. Металлические конструкции
подъемно-транспортных машин: учебное пособие / С. А. Соколов. - С.Пб.: Политехника, 2005. - 423 с.
2. Том Трембли. Autodesk Inventor 2013 и
Inventor LT 2013. Основы: официальный учебный курс / Том Трембли. - М.: ДМК-Пресс, 2013. - 348 с.
3. Curtis Waguespack. Mastering Autodesk In-
ventor 2014 and Autodesk Inventor LT 2014 / Curtis Waguespack. - Sybex, 2013. - 1032 p.
4. Крани бущвельш. TexHÍ4HÍ характеристи-
ки: довщник / М.П. Колюник, А.Ф. Шевченко, В.В. Мелашич, C.B. Ракша. -Дншропетровськ: Пороги, 2006. - 186 с.
Рецензент: О.В. Чернков, професор, д.т.н., ХНАДУ.
Стаття надшшла до редакцн 20 шчня 2016 р.
