 |
Расчеты на устойчивость в PATRAN
|
|
|
|
Проверочный расчет
Порядок проверочного расчета на устойчивость выглядит так:
– исходя из известных размеров и формы поперечного сечения и условий закрепления стержня, вычисляем гибкость;
– по справочной таблице находим коэффициент понижения допускаемого напряжения, затем определяем допускаемое напряжение на устойчивость;
– сравниваем максимальное напряжение с допускаемым напряжением на устойчивость.
Проектировочный расчет
При проектировочном расчете (подобрать сечение под заданную нагрузку) в расчетной формуле имеются две неизвестные величины – искомая площадь поперечного сечения A и неизвестный коэффициент φ (так как φ зависит от гибкости стержня, а значит и от неизвестной площади A). Поэтому при подборе сечения обычно приходится пользоваться методом последовательных приближений:
– обычно в первой попытке принимают φ1 = 0,5…0,6 и определяют площадь сечения в первом приближении
– по найденной площади A1 подбирают сечение и вычисляют гибкость стержня в первом приближении λ1. Зная λ, находят новое значение φ′1;
– далее, используя найденный φ′1, проверяют условие устойчивости, и если σmaxmax и [σу] значительно отличаются друг от друга (более чем на 5 %), следует повторить расчет, приняв во второй попытке
Выбор материала и рациональной формы сечения.
Выбор материала. Так как в формулу Эйлера из всех механических характеристик входит лишь модуль Юнга, то для повышения устойчивости стержней большой гибкости нецелесообразно применять высокопрочные материалы, так как модуль Юнга для всех марок сталей примерно одинаков.
Для стержней малой гибкости применение высокосортных сталей оправдано, так как с повышением предела текучести у таких сталей повышаются и критические напряжения, а значит и запас устойчивости.
|
|
|
Форма сечения. При проектировании стержней, работающих на устойчивость, следует выбирать такую форму сечения, чтобы гибкость стержня была одинаковой относительно обеих главных осей его сечения (условие равноустойчивости), а значит максимальный и минимальный моменты инерции такого сечения должны быть одинаковы Jmax = Jmin.
Кроме того, необходимо стремиться к получению при данной площади наибольших радиусов инерции. Для этого необходимо выбирать сечения, большая часть площади которых по возможности была удалена от центра тяжести (трубчатые, коробчатые сечения).
По степени рациональности известные сечения можно распределить следующим образом: трубчатое сечение, коробчатое, двутавровое, состоящее из швеллеров, квадратное, круглое, прямоугольное.
Рис. 40. Поперечные сечения, распределенные по степени рациональности
Расчеты на устойчивость в PATRAN
Пример. УСТОЙЧИВОСТЬ ПОДВОДНОГО КОРПУСА
Ò Предлагаемые шаги решения задачи
1. Создать новую базу submarine.db
2. Импорт файла, pressure_hull.bdf
3. Создать группы Patran для каждого набора свойств модели
4. Вывести на экран только отсек давления
5. Создание граничных условий согласно степеням свободы
6. Приложить давление 445 на внешнюю часть отсека давления субмарины
7. Выбор вида анализа –устойчивость сзапросом первых пяти форм устойчивости
8. Выбор.xdb results file.
9. Вывод всех результатов
10. Определение критической силы
Determine the critical load using the equation { P }cr = l { P }
a. Under the Results tab, click Fringe/Deformation in the Quick Plot group.
b. Select a the first buckling Mode.
c. Under Select Deformation Result select Eigenvectors, Translational.
d. Click Apply.
e. Note the critical buckling load factor (BLF) is approximately 2.93.
Pcr = 2.93 x 445 psi ~= 1,304 psi
|
|
|
