Классификация вагонных конструкций и действующих на них нагрузок 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Классификация вагонных конструкций и действующих на них нагрузок



Классификация вагонных конструкций и действующих на них нагрузок

Вагонная конструкция представлена виде системы из 3 элементов: стержни, пластины, оболочки

Элемент, у которого один размер больше других (стержень)l >a,b

 

 

 


Элемент, у которых один размер меньше остальных (пластина) δ<a,b

 
 

 


Элемент, у которого поверхность не плоская как у пластины, а криволинейная (оболочка)

Системы вагонных конструкций: стержневые (надресорные балки, рама тележек) подкрепленные листовые (крышки люков, стенки вагонов), смешанные (кузов полувагона)

Нагрузки, действующие на вагонную конструкцию: по времени действия -постоянная (действует в течении всего срока службы- собственный вес)) и временная (действует в отдельные промежутки времени- вес груза, давление ветра); по способу приложения - объёмная (прикладывается ко всем внутр. стенкам констр.) и поверхностная (прикладывается к поверхности констр,и разделяется на сосредоточенную- действует по малой поверхности, распределенная- действует по некоторой площади и может быть равномерно и неравномерно распределенными); по характеру измен. по времени - статическая (изменяет свое значение медленно и плавно) и динамическая (изменяет свое значение в короткое время, вызывая ускорение элементов констр)


Реальные вагонные конструкции и их расчетные схемы

Элементы сост. любую вагонную контр. принято разд. на несущие и ненесущие. Несущие элементы- обеспеч. констр. необходимую прочность и жесткость при воздействии. эксплуатационных нагрузок, и образуют несущую конструкцию. Расчет несущей констр. с полным учетом его работы не представляется возможным, отсюда возн. необходимость к замене несущ. констр. расчетной схемой. Расчетная схема- это упрощенное схема. изобр. реальной несущей констр. На расчетной схеме изображаются: элементы несущей констр, опорные связи, соединение элементов между собой, нагрузки. Должна: отражать действ. работу констр, быть доступной для расчета Схема:

Концевая балка; шкворневая балка

Промежуточная балка; хребтовая балка

Боковая балка.

пятник

Тс-сосредоточенные продольные силы; R-вертикальная реакция

Анализ реал. констр. позволяет выявить: основные несущие элементы (участвуют в восприятии основных эксплуат нагрузок), вспомогательные несущие ( участв в восприятии некоторых нагрузок и восприятии их на основную), несущие спец элементы (не участв в нагр, но необходимы для перевозки людей и грузов-двери, окна) Типы несущ констр: c несущей рамой; c несущей рамой и боковыми стенами; c несущей рамой, боковыми стенами и крышей. Расчетные схемы можно представить виде: стержневых систем, комбинированных систем, подкрепленных листовых систем.


Примеры

Замкнутая система: Варианты основных систем:

Примеры получения основных систем:

Замкнутая система:

Варианты основных систем:

ПРАВИЛЬНЫЕ

НЕПРАВИЛЬНЫЕ

А) Б) В)

А)Система с одной опорной связью(геометрически изменяемая система)

Б)Имеем 2 системы: левая имеет 4 опорных связи, т. Е. статически определимая,а правая две опорных связи,т.е. геометрически изменяемая.

В)система с двумя опорными связями т.е. геометрически изменяемая система.

Таким образом при расчете стат. неопред. Систем методом сил,расчету подлежит не заданная а преобразованная (основная) система, которая должна быть эквивалентна ей. Все усилия и перемещения в основной системе должны быть такие как и в заданной. Эквивалентность заданной и основной систем обеспечивается за счет того, что при устранении лишних связей к системе прикладываются реакции отброшенных связей


12. Метод сил получил наиболее большое распространение при расчете вагонных констр-ии. Алгоритм расчета по этому методу рассмотрим на примере конструкции.

Числа опорных связей

Способа приложения внешней нагрузки

Выбор основной системы

Основную систему получают из заданной путем:

- введении дополнительных (фиктивных) связей устраняющих угловых и линейные перемещения;

- задание введенным связям соотв. угловым и линейным перемещениям Zi.

1, 2, 3 – введенные дополнительные связи;

Z1, Z2, Z3 – заданные перемещения введенных связей.В качестве дополнительных связей вводятся: – угловая связь, вводятся во все жесткие узлы для устранения их поворота;

– линейная связь вводится для устранения линейных перемещений узла. Эта связь соответствует связи в шарнирной теоретически неизменяемой системы.

Кинематическая эквивалентность основной и заданной систем достигается тем, что связям вместе с их делением задают соотв. угловые и линейные перемещения.

Примечание: углы поворота введенных связей (Z1, Z2) условно задают по часовой стрелке, линейное перемещения (Z3) слева направо.

Введенные связи расчленяют получаемую систему на отдельные простейшие статически неопределимые стержни – конечные элементы. Каждый из этих стержней хорошо изучен, а результаты их расчета на стандартные воздействия приводятся в справочных данных.

Составляем систему конических уравнений:

где rik – коэффициент канонического уравнения (реакция i – связи от смещения; k – связи на величину Zk =1); Riр – свободный член канонического уравнения метода перемещений (реакция i – связи под действием внешней нагрузки).

После определения коэффициентов и свободных членов решают систему канонических уравнений и строят окончательные эпюры М в заданной системе


20 Определения коэффициентов канонического уравнения и свободн. членов

Для определения необходимо построить эпюры М неизвестных единичных перемещений Z1 =1, Z2 =1 и от внешней нагрузки. Введенные связи 1, 2 превращают основную систему в совокупность трех простейших стержней, причем каждый из стержней работает самостоятельно.

Эпюра строится индивидуально для каждого стержня по справочным данным.

А) М1 (от поворота заделки 1 на угол Z1 =1 по часовой стрелке). Из справочника имеем:

стержень АВ стержень ВС

Б) построим эпюры М2 (от линейного перемещения связи 2 на угол Z2 =1 вправо). Из справочника имеем:

стержень АВ стержень СD

В) построим эпюры Мp (грузовая эпюра от внешней нагрузки). Из справочника имеем:

стержень АВ стержень ВС

Для определения rik и Riр можно использовать 2 способа: перемножение эпюр и статический.


 

 

Определение реактивных сил

RB и RА (используемые в статическом способе) могут быть двух типов:

- реактивный момент (они возникают в угловых связях);

- реактивных сил (возникают в линейных связях).

Реактивные усилия во введенных стержнях определяют путем вырезанием систем рамы и составляем уравнения равновесия в виде Σ Х =0.

Отсекая часть рамы эпюры М1

I-I сечение по стойкам у опорных связей введенному стержню.

В местах разреза прикладываем поперечные силы, определенные через значение реакции.

отсекая часть рамы эпюры М1 отсекая часть рамы эпюры Мр


 

23.Основная система – это уже статически определимая и геометрически неизменяемая система. Она получается из заданной системы в 2 этапа:1) устранение всех лишних связей 2) введение взамен удаленных связей их реакций: Х1 Х2…Хп. Для любой статически неопределимой системы всегда имеется множество вариантов основной системы. Трудоемкость расчета зависит от выбора рационального варианта основной системы. В методе сил.Варианты получения основных систем:1) удаление лишних внешних опорных связей

2) удаление лишних внутренних связей (рассечение стержня)

3)Переход к другим видам опорных связей (превращение заделок в другие виды опор)

4) постановка шарнира

Под удалении связей необходимо следить за тем чтобы получаемая конструкция была геометрически неизменяема.В методе перемещений основную систему получают из заданной:1) введением дополнительных (фиктивных) связей устраняющих угловые и линейные перемещения узлов.2)заданием введенным связям соответствующих линейных и угловых перемещений Zi

1,2,3-введенные дополнительные связи. Z1,Z2,Z3-заданные перемещения введенных связей

-угловая связь (плавающая заделка)-вводится во все жесткие узлы для устранения их поворота

линейная связь –вводится для устранения линейных перемещений узлов.

Эта связь соответствует связи в шарнирной геометрически неизменяемой системе. Углы поворота введенных связей условно задаются по часовой стрелке, линейные перемещения слева на право.Введенные связи расчленяют получаемую основную систему на отдельные простейшие статически неопределимые стержни - конечные элементы.


24 В методе сил степень статической неопределимости системы равна числу лишних связей, которые нужно удалить из статически неопределимой системы для обращения ее в статически определимую и геометр-ки неизменяемую. Для обеспечения неподвижности или геометр-ой неизменности балки и плоской рамы нужно наличие 3 связей. Для пространственной рамы-6 связей. Всякая связь наложенная сверх необходимых назыв. лишней или избыточной. Основные типы опорных связей для балки и плоской рамы:

- защемление конца балки

Накладываются 3 связи и возникают 3 опорные реакции

Накладывается 1 связь и возникает 1 опорная реакция

Степень статической неопределимости для балок и плоских рам:

С= m-n где m-число наложенных опорных связей или неизвестных усилий. n-нужное число связей для обеспечения геом-ой неизменяемости или число независимых уравнений статики,которые можно составить для данной системы. Степень статической неопределимости зависит от:1)числа опорных связей.2)способа приложения внешней нагрузки 3)способа соединения элементов системы(жесткая или шарнирная).

Степень статической неопределимости для плоских рам имеющих замкнутый контур можно определить по формуле:С=3к,где к- число замкнутых контуров. Введение простого шарнира снимает 1 связь и снимает степень статической неопределимости на 1-цу.

Степень статической неопределимости систем с шарнирами для плоских рам и балок: С= m-n-ш,а для плоских рам имеющих замкнутый контур:С=3к-ш,где ш-число простых шарниров. Простой шарнир- это шарнир в котором сходятся 2 стержня, сложный- в котором сходятся 3 и более стержней.

Установление степени кинематической неопределимости. Общее число неизвестных перемещений n = nу+nл где nу- число угловых перемещений узлов, nл-число линейных перемещений узлов. Величина nу равна числу жестких узлов, а nл- равна числу независимых линейных перемещений узлов системы. Для определения nл 1)превращаем заданную систему в механизм(шарнирную систему) поставив шарниры во все узлы включая опорные.2)превращаем полученный механизм в геом-ки неизменяемую систему путем постановки дополнительных стержней. nл будет = числу введенных дополнительных стержней.


25Составление системы канонических уравнений в методе сил. Канонические уравнения характеризуют условия эквивалентности основной и заданной системы с n-лишними неизвестными.

d11x1+d12x2+….d1nxn+∆1p=0

d21x1+d22x2+….d2nxn+∆2p=0

………………………………

dn1x1+dn2x2+….dnnxn+∆np=0,где dik-коэффициент канонического уравнения(перемещение точки приложения силы xi по направлению этой же силы вызванное 1-ой силой xk=1

pi- свободный член канон. уравнения(перемещение точки приложения силы xi по направлению этой силы, вызванная заданной нагрузкой Р.1-ое уравнение выражает равенство 0 суммарного перемещения точки приложения силы x1 по ее направлению.2-ое уравнение выражает равенство 0 суммарного перемещения точки приложения силы x2по ее направлению. Число уравнений должно быть равно числу отброшенных связей,т.е. числу статической неопределимости.

Канонические уравнения метода перемещений имеют вид:

r11Z1+r22Z2+…r1nZn+R1p=0

……………………..

rn1Z1+rn2Z2+…rn nZn+Rnp=0, где rik- коэффициент канонического уравнения метода перемещений (реакция i-ой связи от смещения k-ой связи на величину Zk=1)

Rip- свободный член канон. уравнения метода перемещений (реакция i-ой связи от действия внешней нагрузки). В матричной форме система канонических уравнений имеет вид:[R]{Z}+{Rp}=0,где [R]-матрица реакций (коэффициентов канонического уравнения)

r11 r12 r1n

……………

R= [rn1 rn2 rnn]

 

{Z}-матрица –столбец неизвестных перемещений узлов

Z1

{Z}= [ Z2]

Zn

 

{Rp}- матрица –столбец грузовых реакций(свободных членов канон.уравнения)

R1p

{Rp}=[ R2p]

Rnp

После определения коэффициентов rik и свободных членов Ripрешают систему канон.уравнений относительно Zi, строят эпюры М в заданной системе.


26.Теория упругости(ТУ) – раздел строймеха, изучающий 𝝈. деф. состояния тел произвольной формы от произвольных внешних воздействий. В ТУ для исследования используют диф.метод. Сущность этого метода заключается в том, что тело, находящееся в равновесии под действием приложенных сил мысленно рассекают на множ. эл-ных объемов(паралелипипедов и тетраидов). Затем рассматриваются НДС каждого эл-ного объема. Тензор 𝝈— тензор второго ранга, состоящий из 9 величин составляющих 𝝈 в произвольной(•) нагруженного тела. Эти 9 величин записываются в виде табл., в которой по главной диагонали стоят 𝝈 в 3-х взаимно… осях, а в строках - 𝝉, действующие на 3-х взаимно… пл-тях. 𝝈 состояния в (•) полностью опред, если задан тензор 𝝈 этой(•). Деформ любого эл-ного объема при рассматривании (•) можно представить в виде 6-ти простейших деформ:линейные(их 3-и εx εy εz), угловые(их 3-и γxy γyz γzx).1-е 3-и опред удлен ребер пер-да(изм объема); 2-е 3-и изм формы пер-да(деф сдвига). Совокупность деф в(•)запишем в виде матр. В ТУ разделяют 3-и группы ур-ний: стат, геом, физ.

Стат. ур-ния

геом ур-ния

Физич ур-ния


 

27. Как известно в сопромате в качестве метода исследования применяется интегральный метод(метод сечения). В теории упругости(ТУ) для исследования НДС (•)-и исследования используют диф метод. Сучность метода: тело находящее в равновесии под действием приложенных сил мысленно рассекается множеством координ пл-тей на большой число ∞ малых эл-ных объемов(паралилипипед.и тетрайд.). затем рассматривается НДС каждого эл-ного объема dx;dy;dz.

 

Классификация вагонных конструкций и действующих на них нагрузок

Вагонная конструкция представлена виде системы из 3 элементов: стержни, пластины, оболочки

Элемент, у которого один размер больше других (стержень)l >a,b

 

 

 


Элемент, у которых один размер меньше остальных (пластина) δ<a,b

 
 

 


Элемент, у которого поверхность не плоская как у пластины, а криволинейная (оболочка)

Системы вагонных конструкций: стержневые (надресорные балки, рама тележек) подкрепленные листовые (крышки люков, стенки вагонов), смешанные (кузов полувагона)

Нагрузки, действующие на вагонную конструкцию: по времени действия -постоянная (действует в течении всего срока службы- собственный вес)) и временная (действует в отдельные промежутки времени- вес груза, давление ветра); по способу приложения - объёмная (прикладывается ко всем внутр. стенкам констр.) и поверхностная (прикладывается к поверхности констр,и разделяется на сосредоточенную- действует по малой поверхности, распределенная- действует по некоторой площади и может быть равномерно и неравномерно распределенными); по характеру измен. по времени - статическая (изменяет свое значение медленно и плавно) и динамическая (изменяет свое значение в короткое время, вызывая ускорение элементов констр)



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-08-26; просмотров: 339; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 44.200.23.133 (0.089 с.)