dwg.ru forum rss xml
| Правила | Регистрация | Пользователи | Поиск | Сообщения за день | Все разделы прочитаны |  Справка по форуму |

Вернуться   Форум DWG.RU > Отраслевые разделы > Машиностроение > Как считать на усталость башенные краны?

Как считать на усталость башенные краны?

Версия для печати
 
Ответ
Опции темы Поиск в этой теме
Непрочитано 16.01.2018, 15:48 #1
Как считать на усталость башенные краны?
tanya_74
 
Регистрация: 15.03.2016
Сообщений: 90

tanya_74 вне форума Вставить имя

Доброго времени суток, коллеги!
Кто-нибудь сталкивался с усталостным расчетом башенного крана. Скорее кран не просто башенный, а деррик-кран (А6). И многие узлы в нем вызывают сомнения, как раз в том что по расчету по максимальным нагрузкам все удовлетворительно.
Просто я раньше считала мостовые краны и для кранов тяжелого режима работы определяющим фактором в выборе размеров было как раз условие прочности по усталости. Там все просто, поскольку всю конструкцию можно было рассчитать, используя методы и формулы сопротивления материалов. А как для башенного? Скажем для листовой конструкции поворотной платформы, посчитанной МКЭ, в зоне концентрации трудно что сказать о истинном максимальном значении напряжения, только приблизительно взять.
Просмотров: 1302
 
Непрочитано 16.01.2018, 15:54
1 | #2
ETCartman

Ansys, SolidWorks, etc
 
Регистрация: 09.12.2008
Texas
Сообщений: 4,538


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

Последний раз редактировалось ETCartman, 16.01.2018 в 16:17.
ETCartman на форуме вставить имя Обратить внимание модератора на это сообщение  
 
Непрочитано 16.01.2018, 16:10
1 | #3
Valerym


 
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:
Сообщение от tanya_74 Посмотреть сообщение
всю конструкцию можно было рассчитать, используя методы и формулы сопротивления материалов.
не дай бог подойти к такому вот крану... который посчитали по формулам....

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.
Valerym вне форума вставить имя Обратить внимание модератора на это сообщение  
 
Непрочитано 16.01.2018, 17:11
1 | #4
ETCartman

Ansys, SolidWorks, etc
 
Регистрация: 09.12.2008
Texas
Сообщений: 4,538


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.

Последний раз редактировалось ETCartman, 16.01.2018 в 22:02.
ETCartman на форуме вставить имя Обратить внимание модератора на это сообщение  
Ответ
Вернуться   Форум DWG.RU > Отраслевые разделы > Машиностроение > Как считать на усталость башенные краны?

Инженерные консультации
Размещение рекламы
Опции темы Поиск в этой теме
Поиск в этой теме:

Расширенный поиск

Быстрый переход

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

|| Главная || Каталог САПР || Тендеры || Публикации || Объявления || Биржа труда || Download || Галерея ||
|| Библиотека || Кунсткамера || Каталог предприятий || Контакты || Файлообменник || Блоги ||