| Правила | Регистрация | Пользователи | Поиск | Сообщения за день | Все разделы прочитаны | Справка по форуму | Файлообменник | |
|
Поиск в этой теме |
16.01.2018, 15:48 | #1 | |
Как считать на усталость башенные краны?
Регистрация: 15.03.2016
Сообщений: 116
|
||
Просмотров: 2649
|
|
||||
Регистрация: 09.12.2008
Сообщений: 4,649
|
Довольно нудная задача, к тому же для более менее точного расчета требуется учет пластических деформаций и дефектов.
Трещина вполне может образоваться, но не расти. Программы есть, есть online сервисы https://www.3ds.com/products-service...ducts/fe-safe/ https://www.efatigue.com/ Стандартные модули усталости в МКЭ программах как правило считают очень условно, по S_N кривой. Оно все верно, но не учитывает всех особенностей НДС, которые в МКЭ программах (в отличие от формул сопромата для простых случаев) возникают. В общем расчет на самом деле производится не по напряжениям (которые локальные всегда очень высокие) а по деформациям. Деформации определяются двумя путями - из линейного расчета с приближенной коррекцией по Нейберу (Махутову и тд). И из точного пластического - там коррекция не нужна. Учитывается многоосность напряженного состояния (в программах типа fe-safe - специально для усталости) Самое сложное это правильно посчитать циклы, а вот это уже другая задача. Просто при проектировании стараются сглаживать все концентраторы и снижать уровень номинальных напряжений (100-150 МПа). Плюс к этому конструкцию делают таким образом чтобы она была более живучей (при развитии трещины были бы дублирующие элементы) Живучесть даже более актуальна - трещину всегда можно отремонтировать, а попытки убрать концентраторы сильно завышают стоимость. При этом надо чтобы к каким то последствиям это не привело. То есть два слабых простых элемента лучше одного сложного. Тут был спор судостроителей о том, как в Корее варят корпуса судов - прерывистыми швами и тд. Это очень ускоряет производство а с точки зрения безопасности другие факторы могут быть намного важнее. А когда конструкция не ремонтнопригодна - там уже другой вопрос. Выбор стали имеет большое значение (критическая длина трещины). Кипящие стали давали большой процент усталостных разрушений (первая половина 20 века). Когда перешли на низколегированные проблема стала редкой и больше волнует узких специалистов. Для типовых конструкций вообще проще найти типовые решения и максимум что то подкорректировать. Для массового производства вроде автомобильных узлов всегда делают испытания. Для общего развития почитайте учебник Александрова (сопромат) http://dwg.ru/dnl/5219
__________________
мой блог по некоторым вопросам Последний раз редактировалось ETCartman, 16.01.2018 в 16:17. |
|||
|
||||
Регистрация: 19.12.2017
Сообщений: 45
|
РЕАЛЬНЫЕ расчеты на малоцикловую усталость - очень сложны...
единой математической модели зарождения и накопления микротрещин нет, и вероятно не будет ближайшие годы... описание поведения материала - задача не для одного человека, а для группы квалифицированных инженеров - начиная от металлурга, заканчивая расчетчиком + весьма серьезное и дорогое экспериментальное оборудование то что есть в коммерческих программах - это в лучшем случае - т.е. при самом благоприятном расположении звезд на небе - КАЧЕСТВЕННАЯ картина такие расчеты - если мы говорим о РЕАЛЬНЫХ расчетах - проводятся для высокотехнологичной продукции - авиастроение, компрессоростроение,... ну и так далее..... такие расчеты могут себе позволить лишь крупнейшие корпорации имеющие длительные и весьма серьезные проекты изучаются как правило - ГОДАМИ - конкретные сплавы и КОНКРЕТНЫЕ ДЕТАЛИ - которые имели КОНКРЕТНУЮ металлообработку и которые имеют КОНКРЕТНЫЕ нагружения - на пример лопатка авиадвигателя или сопло ракеты - ибо для того что бы спрогнозировать (расчитать) поведение материала при воздействии на него знакопеременной нагрузки - нужно учесть предисторию его деформирования ... - т.е. состояние кристаллической решетки по всей расчетной области что касается таких расчетов в области краностроения, то за все время я только раз видел вполне серьезную публикацию по малоцикловой усталости от инженеров Каматсу (Япония) в России такие расчеты пытались освоить и развивать в 70-80 годы ... ЦИАМ, ЦАГИ, НИИ прикладной механики и так далее..., но увы... далее написания диссертаций дело не пошло.... а сейчас вовсе все там "уснуло".... тем не менее, и сейчас на некоторых кафедрах российских ВУЗов по прежнему пытаются что-то делать - большей частью для диссертаций.... и как только кто-то что-то приличное напишет - этого инженера как правило иностранцы сразу же вывозят из России.... - потому как такие образованные люди очень редки ----- добавлено через ~7 мин. ----- Цитата:
я до нового года общался с конструкторами кранового завода (козловые краны) , так они за две недели хотели что бы им посчитали и статику - все варианты нагружений и динамику - типа чего-то там сломалось ... и сейсмику - что уж совсем полная бредятина.. - поскольку они хотели использовать спектральный анализ .... "фантазеры" в общем... но потом - как оказалось - сами они ничего никогда не расчитывали, а им за определенную плату - по договору "шустрые и сертифицированные"люди такую чушь подсовывали.... Последний раз редактировалось Valerym, 16.01.2018 в 19:26. |
|||
|
||||
Регистрация: 09.12.2008
Сообщений: 4,649
|
PS грубо говоря данная задача не имеет простого решения.
То есть стандартный подход - использование модулей расчетных программ работает корректно для процентов 10 практических случаев. Если использовать его для всех, то вы очень скоро обнаружите, что при мелкой сетке (для тетраэдров она и должна быть достаточно мелкой) напряжения получаются такими, что конструкция несет циклов 100-200 Притом что вы точно знаете, что перед вами типовая конструкция, которая массово производилась с каких-нибудь 60 х годов и работает в тяжелых условиях до сегодняшнего дня. Учет нелинейности в эту схему добавляет немного. Это всего лишь уточнение - вместо приближенного правила Нейбера использовать точное решение. К тому же для точек сингулярности нелинейные деформации также стремятся к бесконечности как и линейные напряжения. При этом трудоемкость расчетов возрастает в десятки раз. Самый простой подход (который годится для сварных конструкций) - считать и смотреть на номинальные напряжения. Обычно в нормах как раз номинальные напряжения тоже и лимитируются (по условию усталости) Например в строительных нормах (советских и американских) такой подход и реализован. Проверка производится по номинальным напряжениям типа M/W+N/A а концентраторы оцениваются отдельно по степени концентрации. При этом максимальные напряжения как таковые и не вычисляются вовсе. В СНиП дана в приложении схема с разными концентраторами - группы от 1 до 8. Группы эти на самом деле так называемый теоретический коэффициент концентрации (то есть максимальные локальные напряжения делить на номинальные). Выше 8 считается не актуально по ряду причин - в том числе потому что стали применяемые в строительстве к концентрации чувствительны мало (в отличие от высокопрочных в машиностроительных задачах типа деталей машин). Предел по номинальным напряжениям так и получается типа 60-160 МПа. Тут еще учитывайте то, что для усталости берутся номинальные рабочие нагрузки (а не от ветра или типа от сейсмики). Для типовых машин усталость накапливается при разгоне-торможении. А если у вас разгон и торможение с variable frequency drive то оно настолько все мягко, что можно считать нагрузку и вовсе статической. Если вы считали объемными элементами много конструкций, в том числе типовых, то и оценивайте напряженно-деформированное состояние, исходя из условий в которых они работают. А если вам все таки нужен точный численный критерий, то приготовитесь к тому что для многих видов конструкций задача усталости вообще не имеет смысла. Например в сварных швах масса подрезов, пор и прочих дефектов, которые уже сами по себе могут быть расценены как трещины (острые концентраторы). И там совсем другая наука уже - не усталость, а механика разрушения и теория живучести. https://dwg.ru/dnl/4395 Вопросы - какого размера дефекты допускаются, будут расти или нет и так далее. Это технология контроля сварки и так далее (то есть технология производства). Котлы, реакторы и самолеты (как выше заметил Валерий) проектируются годами разными специализированными организациями - с испытаниями узлов, расчетами и даже научными работами. Если же вам надо посчитать нечто за неделю или типа того - то только то, что я выше вам описал. А никакого специального критерия нет. Сейчас развиваются методы типа xFEM с помощью которых можно смоделировать развитие трещины на компьютере. Но оно только пока развивается и далеко от практических задач. PPS Как практически опытные инженеры разных стран поступают в запрашиваемом вами случае?. Также и поступают. Считают конструкцию, понимают что все нормально (для данного вида конструкций с учетом ответственности и условий нагружения). Поскольку в отчете требуется указать некий численный критерий (для заказчика) - то тупо подгоняют сетку, чтобы получить заданные максимальное напряжение (не очень большое). Или меняют тип элемента на балочный-оболочечный например (в США сталкивался). Или применяют какие то методы осреднения напряжений (например даже из другого приложения) как тут https://youtu.be/8WF0Kdfq93w Так и делают все. Хотя конечно это своего рода шарлатанство, но ничего лучше не придумать В общем в данном случае такие хитрые методы допустимы (для зарабатывания денег). Главное не обманывать самого себя - то есть считать актуальную схему, с учетом контактов, с мелкой сеткой и так далее. Напряженное состояние зависит от граничных условий - то есть даже при небольшой неточности можно получить совсем другую картину, не говоря уже о максимальных значениях (которые вообще бесконечны по теории упругости) B еще я замечу, что смысл использования программы все таки есть - даже без наличия четких численных критериев. Скажем, прочностное проектирование 50 лет назад в до-компьютерную эпоху состояло в использовании разнообразных приближенных методов, которые зачастую только примерный уровень и распределение напряжений помогали определить. И это было не очень просто - все эти справочники, нормы, методы типа анализа полос на модели (поляризационно-оптический). Сейчас все это может один человек сделать даже в бесплатной программе за пару часов - откуда поток напряжения выходит и куда входит (как распределяется и где концентрируется). Просто считайте тщательно конструкции, анализируйте и вырабатывайте должное понимание. Вот вам для примера профессиональный анализ напряжений от германского авиаинженера) http://www.calculix.de/fw05lat.html http://www.calculix.de/fw05lav.html (самый сложный расчетный случай - динамика, высокая температура + позучесть + пластика) Даже без моделирования радиуса скругления (для учета концентрации) человек дает вполне внятный анализ насколько оно пригодно для практики и сколько часов проработает. Вот другой пример http://web.snauka.ru/issues/2016/02/64829 анализ разрушения (в котором четко анализируются только нагрузки, то что напряжение больше - так оно и везде большое в таких местах) Номинальные напряжения в норме, узел совершенно типовой. Скорее всего причина с напряжениями и не связана вообще. В случае трещин обычно проверяют ударную вязкость, а диаграмма деформирования ни о чем не говорит.
__________________
мой блог по некоторым вопросам Последний раз редактировалось ETCartman, 16.01.2018 в 22:02. |
|||
|
Опции темы | Поиск в этой теме |
|
|
Похожие темы | ||||
Тема | Автор | Раздел | Ответов | Последнее сообщение |
Возможно ли осуществить стр-во бассейна в жилом доме на девятом этаже путем усиления пустотных плит перекрытия монолитной плитой? Стоит ли учитывать их совместную работу, либо считать раздельно? | sergeikolinko | Железобетонные конструкции | 29 | 04.12.2015 07:34 |
Надо ли считать на прогиб от собственного веса | Миксер | Металлические конструкции | 10 | 18.09.2015 15:48 |
Что требуется считать к планам кровли | Иван Скиф | Прочее. Архитектура и строительство | 6 | 08.07.2015 05:47 |
Можно ли считать основной вход в помещение эвакуационным выходом | marinast1959 | Архитектура | 3 | 10.04.2013 10:24 |
Как считать кабельную эстакаду | д.Федор | Металлические конструкции | 8 | 04.02.2013 11:20 |