Новые методы определения прочности металлоконструкции ГПМ

Задание нагрузки производилось путем последовательного приложения сосредоточенной силы в точках по длине продольной средней балки. Точки приложения выбирались, исходя из постановки задачи, и располагались по длине нижней средней продольной балки (двутавр №30) в местах расположения поперечных ферм крана.

С целью обоснования правильности выбора расчетной схемы крана и ее КЭ идеализации, выполнено сопоставление расчетных максимальных перемещений с замеренными в натуральных условиях под нагрузкой. Расхождение результатов расчета и натурального замера, сопоставимо с погрешностью замера перемещений, которая составляет ± 2 мм.

В расчетном случае «сила на консоли», когда сила приложена в районе 26 фермы, перемещение в металлоконструкции крана и напряжения достигают максимума в элементах балок, которые в дальнейшем будем называть «критическими».

В расчетном случае «сила - в пролете» имеет место краевой эффект, т.е. максимальные напряжения возникают в конструкции, когда груз находится в районе 11 и 19 ферм и значения этих напряжений равны. «Критические» элементы располагаются симметрично по длине конструкции относительно центральной фермы № 15.

Для определения напряжений в конструкции крана при воздействии динамических нагрузок (внезапная остановка опускаемого груза) произведен перерасчет значений напряжений в «критических» элементах, используя эмпирическое значение коэффициента динамичности  по формуле:

где  – напряжение в i-ом элементе конструкции, возникающее при статическом напряжении, а  – при динамическом.

На втором этапе, система определяющих соотношений МПС, использовалась для оценки усталостной долговечности материала в «критических» элементах, местоположение которых определялось на первом этапе расчета.

На базе проведенного численного анализа кинетики НДС в металлоконструкции крана выявились опасные зоны с наиболее интенсивным процессом накопления повреждений. Далее, используя краевые условия, взятые из общего решения МКЭ, уточнялись для каждой зоны кинетика напряженно-деформированного состояния и параметры, необходимые для оценки величины накопленной поврежденности для заданного периода эксплуатации крана. Затем, для каждой опасной зоны путем интегрирования уравнения накопления повреждений для заданной истории нагружения в этой зоне, определялась накопленная к данному моменту времени поврежденность и определялась усталостная долговечность крана.

Литература

1.     Звягин А.Д. Вибродиагностическая система контроля качества ремонта колесно-моторных блоков электровозов в локомотивных депо Горьковской железной дороги // Испытания материалов и конструкций. Вып. 3. – Н. Новгород: Изд-во общества «Интелсервис», 2002. – 104 с.

2.     Давыдов В.В. Динамические расчеты прочности судовых конструкций. – Л.: Судостроение, 1974.

3.     Звягин А.Д., Логинов Е.А., Елчанинов Е.В. Лаборатория вибрации – флоту // Применение методов прикладной геометрии и механики при решении инженерных задач речного судостроения – Н. Новгород: ВГАВТ, 1996.

4.     Логинов Е.А. Влияние условий эксплуатации на вибрацию судов внутреннего плавания: Автореферат диссертации кандидата технических наук – Горький, 1985.

5.     Волченко В.Н. Оценка и контроль качества сварных соединений с применением статистических методов / В.Н. Волченко. – М.: Издательство стандартов, 1974. – 160 с.

6.     Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций / В. В. Болотин. – М.: Машиностроение, 1984. – 312 с.

7.     Волков В.М. Объединенная модель образования и роста усталостных трещин в концентраторах напряжений / В.М. Волков, А.А. Миронов // Проблемы прочности и пластичности: Межвуз. сб. – Н. Новгород: Изд-во Нижегород. гос. ун-та, 2005. – Вып. 67. – С. 20–25.

8.     Миронов А.А. Модель определения эффективного коэффициента концентрации напряжений дефектов сварных швов / А.А. Миронов // Труды Нижегород. гос. техн. ун-та им. Р.Е. Алексеева. – 2012 – № 1 (94). – С. 169–176.