Delist.ru

Разработка расчетных моделей и меодов оценки работоспособности цстерн несущей констукции (20.04.2009)

Автор: Мясницкий Роман Николаевич

МЯСНИЦКИЙ Роман Николаевич

РАЗРАБОТКА РАСЧЕТНЫХ МОДЕЛЕЙ И МЕТОДОВ ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЦИСТЕРН НЕСУЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ

(05.05.04 - Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины)

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

МОСКВА 2009

Работа выполнена на кафедре «Детали машин и теория механизмов» Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета).

Защита состоится «21» мая 2009 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д.212.126.02 ВАК РФ при Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете) по адресу: 125319, г. Москва, А-319, Ленинградский проспект, 64 ауд. 42.

Телефон для справок (499) 155-93-24

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ (ГТУ).

Автореферат разослан «20» апреля 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат технических наук, профессор Н.В. Борисюк

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Выход России на мировые рынки, напрямую связанный с жесткой конкуренцией, требует совершенствования научных основ проектирования современных специализированных машин, с целью создания новых и совершенствования существующих конструкций. Жизнедеятельность дорожно-транспортного комплекса обеспечивается своевременной доставкой продукции нефтехимического и газового сектора. Для сокращения сроков поставки и увеличения объемов перевозимого груза необходимо создание новых более емких автоцистерн несущей конструкции с применением легких сплавов. В связи с этим развитие методов расчетного моделирования конструкций цистерн для оценки прочности и прогнозирования их поведения, как на стадии проектирования, так и в условиях эксплуатации с целью обеспечения безопасной работы является актуальным.

Внедрение в практику проектирования новых, мощных вычислительных средств и конечно-элементных комплексов позволяет создавать адекватные расчетные модели, достаточно полно описывающие конструкцию цистерны и учитывающие все действующие на нее нагрузки, свойства материала, влияние эксплуатационных повреждений, и в кратчайшие сроки проводить численный эксперимент, заменяющий во многом длительную, дорогостоящую экспериментальную доводку. Разработка таких моделей и методов анализа работоспособности автоцистерн актуальна и в связи с тем, что при необходимости скорейшего выхода на рынок новые конструкции внедряются практически без экспериментальных и доводочных работ, «с листа».

Цель работы. Целью диссертации является обеспечение работоспособности и безопасной эксплуатации автомобильных транспортно-заправочных средств путем совершенствования методов их расчета и анализа напряженно-деформированного состояния при разных эксплуатационных нагрузках, разработки рекомендаций по совершенствованию конструкций, применению новых конструкционных материалов и оценки прочности корпусов цистерн при наличии повреждений.

В соответствии с указанной целью в диссертации были поставлены и решены следующие основные задачи.

Провести анализ состояния парка цистерн, их типовых конструкций, применяемых материалов, нагруженности корпусов, выявить основные виды повреждений.

Уточнить и дополнить существующие расчетные схемы корпусов цистерн и выбрать систему параметров, отражающих особенности работы цистерны несущей конструкции.

Разработать расчетные модели на базе современных конечно элементных комплексов, учитывающие особенности цистерны несущей конструкции.

Провести оценку прочности корпуса цистерны несущей конструкции при разных видах нагружения с целью разработки рекомендаций по рациональному проектированию новых конструкций.

Исследовать работоспособность корпуса цистерны несущей конструкции с учетом основных эксплуатационных повреждений (вмятин) с целью разработки мероприятий по их контролю и диагностированию.

С помощью разработанных расчетных моделей провести анализ прочности корпуса цистерны несущей конструкции из алюминиево-магниевого сплава с целью разработки рекомендаций по обеспечению работоспособности конструкции.

Научная новизна работы

Уточнена и дополнена система расчетных нагрузок действующих на корпус полуприцепа-цистерны несущей конструкции, путем замены коэффициента перегрузки на переднее днище при режиме экстренного торможения с n=2 на n=a/g и введения дополнительных (проверочных) расчетных режимов нагружения таких как кручение и изгиб.

На базе конечно-элементных комплексов разработаны новые расчетные модели цистерн несущей конструкции с применением конечных элементов высокого порядка shell 93, более точно описывающих напряженно-деформированного состояния корпуса цистерны при эксплуатационных нагрузках.

С помощью новых расчетных моделей обосновано применение легких сплавов для производства цистерн несущей конструкции. Результаты численного анализа показали, что при рациональном конструировании цистерн из алюминиево-магниевого сплава их прочностные показатели удовлетворяют нормативным требованиям при эксплуатационных нагрузках с коэффициентом запаса прочности nТ=2.2.

Исследовано влияние повреждений (вмятин) на работоспособность корпуса автомобильной цистерны в эксплуатации и предложена методика, позволяющая оценить способность металла работать в упруго-пластической области с учетом образовавшейся пластической деформации.

Достоверность полученных результатов подтверждается сравнением результатов численных исследований с результатами экспериментальных исследований, напряженно-деформированного состояния корпуса цистерны несущей конструкции завода ЦемМаш и положительной экспертной оценкой результатов расчета исследуемых цистерн специалистами ЗАО «БЕЦЕМА».

Практическая ценность

Предложена методика оценки прочности цистерн несущей конструкции, позволяющая в короткие сроки оценивать работоспособность новых конструкций на стадии проектирования.

2. Даны рекомендации по конструктивным изменениям цистерны несущей конструкции БЦМ 42.1, в соответствии с которыми рекомендовано использовать при производстве данного типа цистерн толщину стенки обечайки 4 мм, днища 5 мм.

3. Даны рекомендации по конструктивным изменениям цистерн несущей конструкции из алюминиево-магниевого сплава БЦМ 110.1, в соответствии с которыми рекомендовано увеличить радиус закругления в области стыка днища и обечайки с 60 до 100 мм и использовать при изготовлении толщину листа обечайки 5 мм, днища - 6 мм.

Даны рекомендации по изменению ГОСТ Р 50913-96 в части эксплуатационных нагрузок при оценке работоспособности цистерны несущей конструкции. Предложено заменить коэффициент перегрузки на переднее днище при режиме экстренного торможения с n=2 на n=a/g, что позволит получить более точное представление о напряженно-деформированном состоянии в области днища в момент экстренного торможения.

Реализация результатов работы. Основные результаты исследований и рекомендации использованы в ЗАО «БЕЦЕМА», 751-м ремонтном заводе (г. Ростов, Ярославская область) и 25-м Гос. НИИ (г. Москва).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на семинаре Научно технического центра автоматизированного расчета и проектирования в машиностроении, на 59-й, 60-й, 61-й, 62-й научно-методических конференциях МАДИ (ГТУ), на июньской выставке научных достижений МАДИ (ГТУ) в 2004 году, на Всероссийской научно-практической конференции «Российский автопром: теоретические и прикладные проблемы машиноведения» в ИМАШ РАН, 2007 год, на Научно-методической конференции МАДИ (ГТУ) в 2008 году. Диссертационная работа заслушана и одобрена на расширенном заседании кафедры «Детали машин и теория механизмов» с привлечением специалистов кафедр «Строительная механика», «Производство и ремонт автомобилей и дорожных машин» и «Дорожно-строительные машины» МАДИ (ГТУ).

На защиту выносятся:

загрузка...