Расчет модернизированной крыши на прочность и устойчивость. Анализ результатов

Предел текучести для стали Ст3СП ГОСТ 16523-97 при толщине листов до 10 мм принимается: [σ]т = 255 МПа

Для первого расчетного режима при действие двух сил по 1 кН каждая, приложенных на площадке 0,25х0,25 м и приложенных на расстоянии 0,5 м друг от друга в любой части крыши допускаемые напряжения принимаются согласно «Нормам…» как при квазистатических нагрузках

[σ] = 0,95[σ]т=242,25 МПа

Для третьего расчетного режима, для всех элементов крыши допускаемые напряжения принимаются равными 155 МПа.

В соответствии с «Нормами…», для стали Ст3СП ГОСТ 16523-97 модуль упругости принимается равным 2,1·105 МПа, коэффициент Пуассона принимается равным 0,3.

Расчетная схема и принятые допущения

В соответствии с рекомендациями «Норм…» расчет производится методом конечных элементов, с использованием известного расчетного пакета ANSYS, версия 13.0.

Для расчета используется стержневая конечно-элементная модель.

Для описания подкрепляющих и несущих элементов конструкции крыши были использованы треузловые конечные элементы типа BEAM189. Для описания обшивки крыши были использованы элементы типа SHELL181.

Конечно-элементная модель включает 3895 конечных элементов и 9884 узлов.

Конечно-элементная модель показана на рисунке 36.

Рисунок 36 − Конечно элементная модель крыши

Расчет напряжений и оценка прочности

Согласно «Нормам…» крыша рассчитывается на прочности и устойчивость при действие двух сил по 1 кН каждая, приложенных на площадке 0,25х0,25 м на расстоянии 0,5 м друг от друга в любой части крыши и дополнительно рассчитывается при третьем режиме (как наиболее опасном).

При расчете по третьему расчетному режиму принимается следующее сочетание нагрузок действующих на крышу:

− сила тяжести крыши;

− вертикальная динамическая сила, определяется умножением силы тяжести крыши на коэффициент вертикальной динамики, для кузова вагона.

Схема приложения нагрузок к крыше показана на рисунке 37.

Рисунок 37 – Схема приложения нагрузок при первом режиме

Рисунок 38 – Схема приложения нагрузок при третьем режиме

В результате расчета были получены напряженные состояния крыши от действия рассматриваемых сил.

Распределение эквивалентных напряжений по Мизесу показано на рисунках 39-40.

а)

б)

в)

г)

д)

е)

Рисунок 39 − Распределение эквивалентных напряжений при первом режиме а), б), в) для металлической крыши; г), д), е) для стеклопластиковой крыши

Рисунок 40 − Распределение эквивалентных напряжений при третьем режиме а), б) для металлической крыши; в), г) для стеклопластиковой крыши

Максимальные эквивалентные напряжения в крыши при действии двух сил по 1 кН каждая, приложенных на площадке 0,25х0,25 м на расстоянии 0,5 м не превышает допускаемые напряжения. Максимальные эквивалентные напряжения в крыши для третьего режима не превышают допускаемого напряжения. Также в каркасе крыши, выполненном из стали, так же возникают напряжения, в некоторых режимах они максимальные в конструкции, но они так же в пределах допустимого.

Популярные материалы:

Определение категорий помещения по пожарной опасности
Определим категорию корпуса ТО по пожарной опасности. Площадь корпуса составляет 648 м². Определение класса пожаро- и взрывоопасности производится по ПУЭ-6. Определение пожароопасной категории помещения осуществляется путем сравнен ...

Определение индекса доходности
Индекс доходности ИД (индекс рентабельности) ИП определяется отношением суммы приведенных эффектов к величине приведенных капитальных вложений: (38) Если ИД > 1, проект эффективен, если ИД < 1 – неэффективен. Чем выше значение ИД ...

Характеристика технического обслуживания на объекте проектирования
В процессе работы происходит изменение технического состояния автомобиля и его агрегатов, которое может привести к частичной или полной потере работоспособности автомобиля в эксплуатации при наименьших суммарных материальных и трудовых за ...