166

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

на правах рукописи

ВАСИЛЬЕВ ВЛАДИМИР ВЛАДИМИРОВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДА МЕХАНИЧЕСКОЙ ПРОГОНКИ ПРИ РАСЧЕТЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКЦИЙ

Специальность 01.02.06 – Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Уфа - 2006

Содержание

Перечень сокращений и условных обозначений…….…………..………….5

Введение …………………………………………………………...………….6

Глава 1 Экспериментальное исследование нелинейного деформирования тонкостенных конструкций …………...………………...15

1.1 Требования, предъявляемые к упругим подвесам сейсмоприёмников ……………………………………………………...……15

1.2 Конструкция ирисовых пружин …………..……………………...……..18

1.3 Применяемые материалы и основные технологии при изготовлении ирисовых пружин …………….………………………………………….…...23

1.4 Экспериментальное определение нагрузочных характеристик

ирисовых пружин ……………………………….………………...……….…27

1.5 Экспериментальное исследование нелинейного деформирования цилиндрических панелей …………………………………………………….34

Выводы по главе …………...………………………………………....…...…37

Глава 2 Метод расчёта ирисовых пружин сейсмоприёмников ……...38

2.1 Основное положение и постановка задачи расчёта ирисовых пружин ……..…………………………………………………..…..38

2.2 Расчётная модель ирисовой пружины ………...……………..…………..40 2.3 Аналитический расчет нелинейных нагрузочных

характеристик ирисовых пружин сейсмоприемников.………..……………42

2.4 Численный метод расчёта ирисовых пружин ……………...……………53

2.5 Геометрические условия для нелинейных

ирисовых пружин сейсмоприёмников …..………………………………...…64

2.6 Расчет нагрузочных характеристик ирисовых пружин сейсмоприемников с использованием системы АПМ Win Machine………………………………67

Выводы по главе………….……………………………………………………73

Глава 3 Конструктивное усовершенствование упругих подвесов

на ирисовых пружинах и возможность их применения для

транспортных средств.………………………………………………………...75 3.1 Проблемы конструирования упругих подвесов и пути их решения……………….………………...…………………………..75

3.2 Способы и устройства понижения жёсткости ирисовых пружин при неизменности их несущих усилий ………….………………………………..76 3.3 Получение ирисовых пружин с расширенным линейным участком нагрузочной характеристики …………………………………………….........84

3.4 Регулировка и настройка упругих подвесов сейсмоприёмников……..…87

3.5 Расчет упругих подвесов транспортных средств на ирисовых пружинах………………………………………………………………………...92

Выводы по главе ………………………………..…………..……….99

Глава 4 Метод механической прогонки…………………….…………...100

4.1 Теоретические предпосылки метода механической прогонки……………………………………………………………….…..….100

4.2 Алгоритм переноса граничных условий на примере расчета пластины .....….……………………………………………………………...…102

4.3 Метод механической прогонки в задаче расчёта нелинейного

деформирования цилиндрической панели. Матричная форма записи метода…………………………………….……….…………………………...113

4.4 Формулировка метода механической прогонки ……………………..…..127

Выводы по главе ………………………………..…………..…….128

Глава 5 Алгоритмы метода механической прогонки на основе упругих моделей конечных элементов …………………………….…………..….........129

5.1 Упругая модель плоского конечного элемента …………….…...…..…...134

5.2 Вектор параметров прогонки и уравнения равновесия для

плоской задачи НДС твердого тела…..…………………...…………………135

5.3 Уравнения совместности деформаций конечных элементов…...……….138

5.4 Расчёт напряжённого состояния плоской лопатки. ……………..….…..141

5.5 Упругие модели конечных элементов с распределённым жестокостями ……………………...…..………………………….…..……..…146

Основные результаты и выводы …………….……………………………..…149

Список использованных источников……………..………………………..…151

Приложение. Акты внедрения ………………………………………..………165

Перечень сокращений и условных обозначений

НДС - напряжённо-деформированное состояние;

ЭВМ - электронно-вычислительная машина;

MKЭ - метод конечного элемента;

MMП - метод механической прогонки;

МКР - метод конечных разностей;

А.С.- авторское свидетельство на изобретение;

Е - модуль упругости Юнга;

µ - коэффициент Пуассона;

h - толщина листа тонкостенной конструкции ;

 - напряжение в материале конструкции;

v - собственная частота свободных колебаний упругого подвеса ;

G - модуль упругости второго рода;

q - ускорение свободного падения ;

R - средний радиус ирисовой пружины, цилиндрической панели;

J- изгибный момент инерции поперечного сечения элемента;

Jк - крутильный момент инерции поперечного сечения элемента;