ИССЛЕДОВАНИЕ НА ДИНАМИЧЕСКУЮ ВЫНОСЛИВОСТЬ
ОБРАЗЦА, ЭКСПЛУАТИРУЮЩЕГОСЯ В АГРЕССИВНОЙ СРЕДЕ
Основной задачей нашей работы является проведение исследования прочности образцов из стали, подверженных действиям повторно-переменных нагрузок и находящихся в коррозийно-активной среде, таких как растворы NaCl, H2SO4, KOH, а также подбор характеристик образца для испытаний во избежание критических частот вращения при проведении эксперимента.
В первую очередь нас интересует переход от многоцикловой усталости к малоцикловой усталости под воздействием агрессивной среды. Также интересно влияние центробежных сил, возникающих в ходе проведения эксперимента на целостность источника коррозии.
В рамках исследований выполнены работы по восстановлению работоспособности машины усталостных испытаний МУИ-6000. Выполнены расчеты по критическим частотам вращения образца для испытаний в агрессивной среде, установлено, что они позволяют проводить дальнейшие испытания. Выполнена оценка максимальных окружных усилий на креплении источника коррозии вследствие центробежных сил, она позволяет использовать вышеописанную конструкцию источника коррозии.
В ходе экспериментов установлено, что образцы стали марки 20Г обладают достаточной выносливостью при испытаниях вне агрессивной среды: образцы выдерживали более 8 млн. циклов при ступенчатом нагружении до 0,5 σт. Испытания в условиях агрессивной среды еще проводятся. Пока установлено, что при кратковременном нахождении образцов в среде H2SO4, наблюдается явление травильной (водородной) хрупкости. Также изучено явление фреттинг-коррозии, возникающее в цанговых зажимах машины МУИ-6000 во время усталостных испытаний.
|
|
Результаты исследований можно будет применять для учета сочетания явлений химической коррозии и усталости металлов и сталей, к примеру, в кораблестроении и химической промышленности.
Материал поступил в редколлегию 05.05.2017
В.А. Молчанова
Научный руководитель: доцент кафедры «Механика, динамика и прочность машин», к.т.н. Г.В. Невмержицкая
galka_nevm@mail.ru
ИССЛЕДОВАНИЕ КРИВЫХ СТЕРЖНЕЙ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ
Объект исследования: кривые стержни большой кривизны дугообразной и эллиптической формы
Результаты, полученные лично авторами: разработаны расчетные схемы для двух вариантов кривых стержней, построены эпюры внутренних усилий, найдены напряжения; предложен новый метод нахождения внутренних усилий для кривых стержней
На практике кривые стержни используются, например, в виде арок при строительстве мостов и зданий. Всего существует 3 вида арочных конструкций: двухшарнирная, трехшарнирная и бесшарнирная. Каждый из типов имеет свои преимущества и недостатки, и выбор той или иной конструкции определяется инженером-проектировщиком исходя как из прочностных требований, так и из необходимости применения тех или иных материалов для арки, архитектурных задач, стоимости.
|
|
Рис. 1 Расчетная схема кривого стержня дугообразной формы |
В работе представлены результаты расчета прочности трехшарнирных арок с использованием программного обеспечения MathCAD. Были составлены и решены два варианта расчетных схем кривых стержней, с несимметричным нагружением, дугообразной и эллиптической формы (рис.1). Исходные данные: радиус кривизны дуги стержня R=15 м, высота дуги в центральной ее части f=6 м, расстояние между опорами l=24 м, интенсивность нагрузки q=30 кН/м, силы Р1=Р2=100 кН, размер прямоугольного сечения 20*60 см.
|
|
Внутренние усилия были определены не традиционно: методом сечений для кривых стержней, а методом, значительно упрощающим нахождение внутренних усилий. Суть этого метода в следующем:
1) сначала были найдены внутренние усилия для момента М0, поперечной Q0 и продольной силы N0 для прямолинейной балки, которая нагружена такой же вертикальной нагрузкой, что и кривой стержень;
2) затем были записаны уравнение дуги y(x), в зависимости от формы кривого стержня: дугообразная или эллиптическая (1). При расчетах, меняя координату Х от 0 до l c любым шагом, можно легко получить координату y, в любой точки дуги;
; (1)
3) затем были найдены внутренние усилия для точек кривых стержней, используя переходные выражения (2), с учетом горизонтальной реакции ZА и усилий М0, Q0 для прямолинейной балки.
(2)
В уравнениях (2) угол φ – угол наклона касательной к дуге или эллипсу (3):
; (3)
Были получены следующие результаты. Для кривого стержня дугообразной формы эпюры моментов и продольных сил содержали три экстремума: Мmax=142,5 кН*м; Nmax=303 кН., полученное максимальное напряжение равно 13,9МПа.
|
|
Нормальные напряжения были найдены с учетом изгибающего момента и продольной силы (4):
(4)
Для кривого стержня эллиптической формы эпюры моментов содержали пять экстремумов: Мmax=351,7 кН*м; Nmax=286,6 кН; максимальное напряжение составило 31,3МПа. Т.е. напряжения для эллиптической кривой увеличивается в 2,3 раза.
Материал поступил в редколлегию 5.05.2017
УДК 62-434
Рыбальский Д.В.
Научные руководители: доцент кафедры “Механика, динамика и прочность машин”, к.т.н. Г.А. Неклюдова, доцент кафедры “Механика, динамика и прочность машин”, к.т.н. Е.С. Евтух.
danay-32@mail.ru
Дата добавления: 2018-10-27; просмотров: 256; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!