Методика расчета и исследования реакций опор составной

Методика расчета и исследования реакций опор составной конструкции
Предназначена для многовариантных расчетов и исследований с использованием ЭВМ
реакций опор составной конструкции, нагруженной плоской системой сил.
Рекомендуется использовать в проектно-исследовательских институтах при инженерных
расчетах опорных конструкций.
Методика включает в себя:
•
комплект вопросов по статике;
•
определение и исследование реакций опор составной конструкции с
использованием ЭВМ;
•
программу выполнения расчетных работ по заданному варианту.
Вопросы по статике представлены в виде информационных блоков на экране дисплея
ЭВМ, выполнение ведется в диалоговом режиме. На экране демонстрируется динамика
преобразования сил и замена связей реакциями.
Выполнение расчетных работ заключается в последовательном показе на экране дисплея
информационных блоков с использованием элементов мультипликации.
Исследовательский характер состоит в построении и анализе графиков зависимостей
реакций опор от векторов и модулей задаваемых внешних сил, а также геометрических
размеров конструкции. В отличие от существующих отечественных аналогов данная
методика позволяет наиболее точно выбирать рациональные нагрузки и схемы составной
конструкции. Внедрена в производство.
Методика предполагает активное использование ЭВМ для анализа результатов
многовариантных расчетов, что обеспечивает точность размеров конструкции.
Работа не проходила государственную регистрацию. Оказание технической помощи - по
договору. Возможна передача документации за рубеж на договорных условиях.
По вопросу получения документации (методики) обращаться в Пензенский ЦНТИ
(930002).
_____________________________________________________________________________
Теоретические основы динамических методов балансировки
На кафедре проводятся исследования перспективных методов балансировки тел, в
том числе динамических, на оригинальной конструкции балансировочного станка,
предложенной учёными Пензенского государственного университета. Процедура
балансировки тел новым вибрационным методом заключается в измерении амплитуды
вибраций тел, соответствующей степени их неуравновешенности.
Механизм станка состоит из жёсткого наклонного ротора (патрона), равномерно
вращающегося вокруг вертикальной оси.
Верхний контур патрона связан со станиной станка упругой гофрированной
кольцевой мембраной, удерживающей верх патрона на оси вращения и позволяющей ему
вращаться. Вращение наклонного ротора с постоянной угловой скоростью вызывает
кинематическое возмущение угловых колебаний патрона и соосного вала, связанного с
патроном упругими кольцеобразными опорными устройствами с заданным
коэффициентом жёсткости в окружном направлении.
На свободном конце вала жёстко насажен диск, имитирующий тело вращения. К
диску крепится груз в роли дисбаланса.
Балансир располагается на расстоянии от оси вала и может находиться как на
нижней, так и на верхней плоскости диска (колеса автомобиля Жигули»). Вес балансира
колеблется в определённых пределах.
Решение
рассматриваемой
проблемы
сводится
к
формированию
дифференциальных уравнений движения механической системы с последующим
численным интегрированием. В качестве промежуточного этапа решения требуется
уравновесить саму систему при отсутствии балансира. Это достигается проектированием
физико-механических параметров отдельных частей станка с целью обнуления
относительных угловых колебаний патрона и вала.
Определение угловых колебаний диска с балансиром осуществляется с помощью
датчика, фиксирующего отклонение якоря, прикрепленного к валу, относительно стенки
осциллирующего патрона.
Нижний порог чувствительности рассматриваемой механической системы при
определении степени неуравновешенности тел вращения легко находится путём
математического моделирования процедуры балансировки при малых массах балансира.
Установлено, что с увеличением массы балансира происходит линейное возрастание
амплитуды колебаний испытуемого тела.
Экспериментальные замеры смещений якоря, регистрируемые бесконтактным
индукционным датчиком виброскорости, разработанным на кафедре автоматики и
телемеханики ПГУ, подтверждают результаты теоретических исследований.
Рассматриваемый вариант вибрационного способа балансировки тел обладает высокой
точностью определения азимута и массы дисбаланса и открывает перспективы решения
подобных задач для тел с неравномерным распределением массы, например, лопастей
винтов, турбин и т. п.
На конструкцию станка получен патент (1998 г.).
Работы данного направления ведут: доктор технических наук, профессор Монахов В.А.,
доцент Викулов А.С., докторант Родионов Ю.В., аспиранты Кочкин С.В., Полканов А.А.
Экспериментальная механика. Прикладная голография
На кафедре проводятся исследования по анализу напряженно-деформированного
состояния методами голографической интерференции, которые позволяют:
1. Выявлять микротрещины размером 0,1–0,01 мм.
l. Усталостные трещины у отверстия
2. Диагностировать наличие трещин в реальном
времени.
3. Выявлять зоны концентраций напряжений.
4. Выявлять вид и параметры пространственного
напряжённо-деформационного состояния (НДС),
определять главные напряжения.
5. Выявлять
остаточные
напряжения
и
деформации.
6. Неразрушающий контроль и выявление
дефектов производства и технологии изготовления
2. Коррозия болтового соединения
изделий.
7. Выявлять скрытые дефекты и трещины на
глубине ~ 5-10 мм для алюминиевых сплавов. Вид
и
размер
дефекта
определяется
по
предварительным испытаниям тестирования.
8. Анализировать спектр упругих волн в
конструкции, выявлять собственные частоты и
формы колебаний с распределением амплитуд.
9. На основе анализа кинезиса спектра упругих
волн на базе тестирования изделия определять
прочность, надёжность, ресурс, остаточный
ресурс, живучесть самолёта в летних испытаниях
или в процессе эксплуатации.
Чувствительность
по
перемещениям
(деформациям)
метода
голографической
интерферометрии (Г.И.) λ / 2 = 0,3 мкм на полосу
для He-Ne лазера ( λ = 0,6328 мкм).
Диапазон измеряемых перемещений и деформаций
составляет:
U=0,3-100 мкм по перемещениям,
−4
ε = 1 ⋅ 10 − 0,3 ,
по
относительным
деформациям, рабочий диапазон по напряжениям
в конструкции для алюминиевых сплавов
2
составляет 2-5 кг/мм . Погрешности измерений
составляют 0,5-5% от измеряемой величины.
Апробация метода проведена в ЦАГИ им.
Жуковского на натурных конструкциях в
промышленных условиях.
Рис.1. Использование мобильной голографической установки при испытаниях образцов и
элементов конструкций на испытательных машинах типа НГП-2 в условиях реальных
нагрузок
Работы данного направления проводятся под руководством доцента кафедры, к.т.н., с.н.с.
Волкова И.В., в них участвует также д.т.н., профессор Монахов В.А.