10806

,

где

где

–расстояние от границы среды

–постоянные,

–круговая частота несущей импульса,

–начальная фаза.

Входе исследований авторами [1] были сделаны выводы, что от поврежденности материала зависят скорость уменьшения амплитуды огибающей, смещение средней частоты несущей, сдвиг фазы между огибающей и несущей. Любая из этих зависимостей может фиксироваться для определения поврежденности материала.

Если имеет место накопление повреждений в поверхностном слое материала, что достаточно распространено, целесообразно использовать поверхностные волны. В этом случае поврежденность будет зависеть от задержек во времени распространения рэлеевских импульсов вдоль и перпендикулярно линии действия нагрузки. Поверхностно активные волны Рэлея могут быть использованы для контроля приложенных и остаточных напряжений в приповерхностном слое, контроля градиентов напряжений, определения полей напряжений, фиксации пластических деформаций образца. Также изменяя частоту рэлеевских волн можно восстановить значения напряжений по толщине образца.

Внастоящее время акустический метод широко применяется на практике. Существуют отечественный и зарубежные разработки интеллектуллизированых акустических систем. Одной из таких является

70

система «Астрон», предназначенная для оценки напряженнодеформированного состояния и физико-механических характеристик материала различных технических объектов. [1]

С помощью акустического методы можно выполнять следующие виды контроля: контроль степени пластической деформации, контроль вязкости разрушения материала, контроль поврежденности при усталостном нагружении, контроль толщины тонких металлических покрытий, контроль коррозионных повреждений, определение предела текучести, определения размеров зерна стали и др. [2]

Акустический метод контроля широко используется на трубопроводах, газопроводах и нефтепроводах. На таких объектах, работающих в условиях циклического нагружения, в материалах происходит процесс изменения плотности дислокаций. С течением времени в процессе эксплуатации в большинстве сталей происходят значительные изменения дислокационной структуры. Когда плотность дислокаций достигает определенного уровня, в материале активизируются процессы образования микротрещин, который впоследствии развиваются в трещины большого размера. Поэтому важной задачей при эксплуатации магистральных объектов является обнаружение повышенной плотности дислокаций, для сего и подходит акустический метод. [1]

Литература

1.Углов, А. Л. Акустический контроль оборудования при изготовлении и эксплуатации [Текст] / А.Л. Углов, В.И. Ерофеев, А.Н. Смирнов; под ред. Ф.М. Митенкова ; Нижегор. фил. Ин-та машиностроения им А.А. Благонравова РАН. – Москва : Наука, 2009. – 297с.

2.Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник/ В.В.

Клюев, Ф.Р. Соснин, А.В. Ковалев и др.; под ред. В.В. Клюева. 2-е изд., испр. И доп. –М.: Машиностроение, 2003. – 656с.

3.Коллинз, Дж. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ предсказание, предотвращение [Текст] / Дж. Коллинз. – Москва : Мир,

1984. – 624с.

71

А.А. Сироткин, М.В. Романенко

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина»

СОВРЕМЕННЫЕ ПАРОМНЫЕ СООБЩЕНИЯВ СИСТЕМЕ ГРУЗОВЫХ ПЕРЕВОЗОК

Паромные сообщения относятся к бесперегрузочным и осуществляют перевозку наземных транспортных средств по морским и речным путям.

У паромных сообщений есть как преимущества, так и недостатки

(табл.1).

Таблица 1. Достоинства и недостатки паромных сообщений

Тем не менее, паромные сообщения оказываются экономически целесообразными.

Экономическая эффективность паромных сообщений зависит от многих факторов. Например, морская железнодорожная переправа позволяет уменьшить:

количество причалов в 10 раз;

численность портовых рабочих в 12-15 раз;

72

количество судов для перевозки грузов в 6-8 раз.

Паромные сообщения используются различными странами (табл.2).

Таблица 2. Краткая характеристика некоторых паромных линий (составлено на основании [1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 11])

73

Из табл.2 видно, что паромные сообщения делятся на внутренние (осуществляются в пределах страны) и внешние (это паромные перевозки между странами), одним организатором может предлагаться несколько паромных линий, на паромной линии могут работать несколько операторов.

Важнейшим звеном (элементом) в системе современных паромных перевозок является терминал (табл.3).

Таблица 3. Характеристика терминалов некоторых портов, интегрированных в паромные системы перевозок (составлено на основании [4, 7, 8, 10, 12])

8.Ро-Ро терминал KLASCO [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.klasco.lt

9.Стоимость перевозки на пароме Усть-Луга (СанктПетербург) – Балтийск (Калининград) [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://transexim.ru.

10.Строения и техника [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.silsteve.ee.

11.Судоходные линии [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://anrusstrans.ru.

12.Терминалы. Порт Силламяэ [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.silport.ee.

С.Ю. Лихачева, Д. А. Блохин

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»

ВЛИЯНИЕ ТОЛЩИНЫ ФЛАНЦА НА ПРОЧНОСТЬ УЗЛА НИЖНЕГО ПОЯСА ФЕРМЫ

Согласно п.27.13 [1] при расчете на прочность болтов и фланца, относящихся к наружной зоне выделяют участки фланца, которые

b – расстояние от оси болта до края сварного шва; wi - ширина участка фланца;

t – толщина фланца.

Nf - расчетное усилие на болт, определяемое из условия прочности фланца на изгиб

76

γ – параметр, определяемый по табл.81 [1] или из уравнения

(7)

Ry – расчетное сопротивление стали фланца.

Рис. 1. Геометрическая схема стропильной фермы типа «Рыбка»

В качестве примера рассмотрим фланцевое соединение нижнего пояса стропильной фермы типа «Рыбка» крытого футбольного манежа (рис.1). В рамках исследования предполагаем, что поперечная сила и изгибающий момент в узле (рис.2) отсутствуют. Исходные данные взяты из ВКР(б).

Рис. 2. Конструкция фланцевого соединения

Профиль присоединяемых элементов – гнутый замкнутый сварной квадратный профиль 300х12 по ГОСТ 30245-2003 из стали марки С245 с расчетным сопротивлением стали растяжению Ry = 240МПа и временным сопротивлением стали разрыву Run = 363МПа, площадь сечения трубы A =

108,1 см2;

Усилие растяжения, действующее на соединение, N = 1756,9 кН;

77

Материал фланца – сталь марки С345 по ГОСТ 19903-2015 с расчетным сопротивлением растяжению Ry = 300МПа и нормативным сопротивлением Ryn = 305МПа. Толщина фланца t = 40мм;

Болты высокопрочные М24 по ГОСТ Р 52643-2006 из стали 40X «Селект». Площадь сечения болта нетто Abn = 352 мм2, расчетное сопротивление растяжению Rbh = 755 МПа.

Примем толщину фланца 30 мм и проверим прочность соединения.

По формуле (4) определим параметр жесткости болта:

Тогда по формуле (3):

По формуле (6) определим параметр μ:

Из уравнения (7) параметр γ = 4.529. Таким образом, по формуле (5):

,

Следовательно, расчетное усилие на j-й болт наружной зоны и условие прочности (1) принимает вид:

Условие не выполнено, толщины фланца 30 мм не достаточно.

Проверим прочность ФС при толщине фланца 40 мм.

По формуле (4) определим параметр жесткости болта:

Тогда по формуле (3):

По формуле (6) определим параметр μ:

Из уравнения (7) параметр γ = 16.27. Таким образом, по формуле (5):

,

Следовательно, расчетное усилие на j-й болт наружной зоны и условие прочности (1) принимает вид:

Таким образом, прочность ФС следует считать обеспеченной. Численное решение

78

Для выполнения численного решения была выбрана система автоматизированного проектирования КОМПАС-3D V16.

Общий порядок подготовки твердотельной модели и выполнения расчета:

1.Построение 3D – модели;

2.Подключение библиотеки APM FEM: Прочностной анализ;

3.Задание свойств материала;

4.Подготовка модели к расчету - задание закреплений и приложение нагрузки;

5.Задание совпадающих граней (для КЭ – анализа сборки);

6.Генерация КЭ – сетки;

7.Выполнение расчета;

8.Просмотр результатов в виде карт напряжений, перемещений. При просмотре результатов проведенного расчета выяснилось, что

максимальные напряжения возникают в болтах и достигают значения 809.8 Мпа при толщине фланца 30 мм и 688.7 МПа при толщине фланца 40 мм. Сравнивая максимальное напряжение в болтах с пределом текучести стали 40Х «Селект» (780 МПа), можно сделать вывод, что узел с толщиной фланца 30 мм не обеспечивает необходимое условие прочности.

Согласно аналитическому решению, был также сделан вывод о недостаточности толщины фланца в 30 мм для выполнения условия прочности, следовательно, результаты численного расчета можно считать достоверными.

Вывод Для выбранной конструкции узла было установлено численным и

аналитическим решениями, что толщины фланца 30 мм не достаточно для обеспечения условия прочности, а вариант узла с толщиной фланца 40 мм, в свою очередь, обеспечивает требуемое условие прочности.

Литература

1.Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП II-23-81*)/ ЦНИИСК им.Кучеренко Госстроя СССР, Москва, 1985г.

2.Рекомендации по расчету, проектированию, изготовлению и монтажу фланцевых соединений стальных строительных конструкций/ ЦНИИПроектстальконструкция им. Мельникова, Москва, 1989г.

3.СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*».

4.https://www.kompas.ru/.

79