На головну

 Опрацювання можливості перенесення пристрою прийому рідких вантажів на ходу - Транспорт

Введення

У даному розрахунку виконується опрацювання можливості перенесення пристрою прийому рідких вантажів на ходу - М450-1 зі стінок ангара на поздовжні стінки надбудови на палубі бака в районі 54 шп., Правий і лівий борт. Перевіряється міцність конструкцій надбудови і фундаментів під дані пристрої після переносу, також визначаються переміщення вищевказаних конструкцій.

Розрахунок виконується для двох варіантів установки пристрою М450-1:

- Варіант №1 - горизонтальна вісь пристрою знаходиться на відстані 2500 мм від палуби бака;

- Варіант №2 - горизонтальна вісь пристрою знаходиться на відстані 2000 мм від палуби бака.

Крім цього розглядаються різні варіанти прикладання навантажень до фундаментів.

У розрахунок включена частина конструкції надбудови вище палуби бака від 52 до 61 шп., Тобто конструкції огороджувальні льох під виріб 3С-14Е.

Розрахунок виконаний відповідно до «Правил виконання розрахунків міцності конструкцій корпусу надводних кораблів» (вид. 1981, Л-562с).

1. Матеріали

Конструкції надбудов та фундаментів виконані зі сталі марок А40S і D40S з характеристиками:

- Межа плинності матеріалу - ?т = 390 МПа (4000 кгс / см2)

- Модуль нормальної пружності - E = 2,06 * 105МПа (2,1 * 106кгс / см2)

- Щільність матеріалу ? = 0,00785 кг / см3;

2. Метод розрахунку і розрахункові зусилля

Розрахунок виконується методом кінцевих елементів машинним способом в кінцево-елементному пакеті ІСПА (Інтегрована Система прочностного Аналізу).

В якості розрахункових зусиль прийняті навантаження, надані 52 відділом - дивись малюнок 1 (лист 7), де:

- Р1 = 4000 кгс;

- Р2 = 16000 кгс4

- Р3 = 4000 кгс;

- ? = 20 °;

- ? = 20 °.

Згідно з умовами експлуатації пристрою М450-1 зусилля Р1, Р2 і Р3 одночасно діяти не можуть, тому в розрахунку враховується вплив на конструкції надбудови і фундаментів тільки від зусилля Р2, як від максимального.

Для кожного варіанту установки пристрою розглядаються 4 варіанти додатка зусилля Р2:

- Варіант I - зусилля Р2 направлено перпендикулярно опорній поверхні фундаменту;

- Варіант II - зусилля Р2 направлено в ніс під кутами 20 ° щодо основної площини і площини 54 шп., Однаково на обох бортах;

- Варіант III - зусилля Р2 направлено в корму під кутами -20 ° щодо основної площини і площини 54 шп., Однаково на обох бортах;

- Варіант IV є комбінацією варіантів II і III - на одному борту зусилля Р2 під кутами 20 ° направлено в ніс, на протилежному борту зусилля під кутами -20 ° направлено в корму.

Зосереджене зусилля Р2 розкладається на рівні складові, які рівномірно розподілені на площі 300х400 мм2- площі обуха приймального пристрою, який приварюється до опорної поверхні фундаменту.

Допустимі еквівалентні напруження в конструкціях надбудови і фундаментів при розрахунку міцності дорівнюють 312 МПа (3200 кгс / см2).

Рисунок 1 - Схема докладання зусиль до фундаменту, варіант №1 (для варіанту №2 зусилля прикладаються аналогічно)

3. Опис моделі

Для побудови моделі моделювалися зовнішні стінки надбудови, поперечні перебирання на 54 і 61 шп., Вигородка в ДП від 52 до 54 шпангоута, настил 1 ярусу надбудови, пілерси на 57 + 250 мм шп. від палуби бака до палуби надбудови 1 ярусу і фундаменти під пристрої М450-1.

Розрахункова модель набиралася за допомогою плоских оболонкових елементів з шістьма ступенями свободи у вузлі. Ребра жорсткості моделювалися двовузлового стрижневими елементами з шістьма ступенями свободи у вузлі.

Всім стінок і перебиранням надбудови на рівні палуби бака заборонені переміщення в трьох площинах - умова вільного обпирання.

Складові сили Р2 прикладаються до вузловим точкам кінцевих елементів фундаменту на площі 300х400 мм2- дивися малюнок 16 (лист 24). Для варіантів напрямку зусилля Р2 під кутами, зусилля розкладається по осях X, Y і Z; вісь X йде уздовж корабля, вісь Y йде вгору, вісь Z йде поперек корабля. Наприклад, для варіанта II додатка зусилля складові по осях будуть рівні:

-;

-;

-;

схема докладання зусиль для даного варіанту представлена ??на малюнку 17 (лист 25).

Для решти варіантів програми навантаження складові зусилля Р2 знаходяться аналогічно, враховуючи напрям дії зусилля.

4. Визначення діючих напружень в конструкціях надбудови і фундаментів

У даному розділі визначаються діючі напруги в фундаментах під пристрої М450-1 і в конструкціях надбудови в районі установки фундаментів, дивись малюнки 2, 3 (листи 28,29).

Значення максимальних еквівалентних напружень для всіх варіантів розрахунку наведені в таблиці 1.

Таблиця 1 - Максимальні еквівалентні напруження в конструкціях надбудови і фундаментів

 Варіант установки пристрою М450-1 Варіант дії зусилля Р2 Розглянута конструкція

 Напруга, кгс / см 2

 1 I надбудова 204

 фундамент 1260

 II надбудова 196

 фундамент 1300

 III надбудова 292

 фундамент 1270

 IV надбудова 278

 фундамент 1300

 2 I надбудова 264

 фундамент 1210

 II надбудова 448

 фундамент 1250

 III надбудова 462

 фундамент 1230

 IV надбудова 448

 фундамент 1250

Аналізуючи результати в таблиці видно, що максимальні діючі еквівалентні напруження в конструкціях не перевищують допустимих напружень, які дорівнюють 3200 кгс / см2.

Малюнок 2 - Район визначення напружень в конструкціях для варіанту №1

Малюнок 3 - Район визначення напружень в конструкціях для варіанту №2

5. Визначення переміщень конструкцій надбудови і фундаментів 5.1 Визначення переміщень палуби надбудови 1 ярусу

У даному розділі визначаються переміщення палуби надбудови 1 ярусу в районі вирізу під установку 3С-14Е - це необхідно, тому що значні переміщення настилу в даному районі можуть вплинути на роботу установки.

Характерні точки на палубі надбудови 1 яруси, в яких визначаються переміщення - Ux, Uy, Uzпо всіх трьох осях представлені на малюнку 4 (лист 32). Результати розрахунку наведені в таблицях 2,3.

Таблиця 2 - Переміщення палуби надстройкі1 ярусу для варіанту №1 установки пристрою М450-1

 Номер точки Варіант докладання зусиль

 I II III IV

 U x,

 см

 * 10 -4

 U y,

 см

 * 10 -4

 U z,

 см

 * 10 -4

 U x,

 см

 * 10 -4

 U y,

 см

 * 10 -4

 U z,

 см

 * 10 -4

 U x,

 см

 * 10 -4

 U y,

 см

 * 10 -4

 U z,

 см

 * 10 -4

 U x,

 см

 * 10 -4

 U y,

 см

 * 10 -4

 U z,

 см

 * 10 -4

 1 21,0 1,8 -5,4 46,0 2,9 -7,0 -8,5 0,2 -2,4 -7,4 0,6 -7,4

 2 20,0 5,6 -24,0 44,0 6,4 -31,0 -7,0 3,4 -1,1 -8,4 3,8 -13,0

 3 17,0 7,6 -29,0 36,0 6,6 -33,0 -6,8 6,6 -1,8 -8,5 6,6 -1,6

 4 10,0 2,2 0 15,0 0,1 0 2,9 3,7 0 8,8 1,9 8,1

 5 17,0 7,6 29,0 36,0 6,6 33,0 -6,8 6,6 1,8 38,0 6,6 3,5

 6 20,0 5,6 24,0 44,0 6,4 31,0 -7,0 3,4 1,1 44,0 6,0 2,8

 7 21,0 1,8 5,4 46,0 2,9 7,0 -8,5 0,2 2,4 44,0 2,5 2,0

 8 32,0 -2,6 0 61,0 -5.9 0 -5,4 1,3 0 27,0 -2,3 -7,2

Таблиця 3 - Переміщення палуби надстройкі1 ярусу для варіанту №2 установки пристрою М450-1

 Номер точки Варіант докладання зусиль

 I II III IV

 U x,

 см

 * 10 -4

 U y,

 см

 * 10 -4

 U z,

 см

 * 10 -4

 U x,

 см

 * 10 -4

 U y,

 см

 * 10 -4

 U z,

 см

 * 10 -4

 U x,

 см

 * 10 -4

 U y,

 см

 * 10 -4

 U z,

 см

 * 10 -4

 U x,

 см

 * 10 -4

 U y,

 см

 * 10 -4

 U z,

 см

 * 10 -4

 1 12,0 1,8 -3,3 31,0 2,7 -4,7 -9,8 0,5 -1,1 -8,0 0,9 -4,5

 2 12,0 1,5 -1,4 30,0 -4,1 -20,0 -8,9 6,7 -5,0 -8,5 7,2 -7,4

 3 9,7 -4,5 -1,9 24,0 -17,0 -21,0 -7,5 8,9 -12,0 -7,7 9,1 -12,0

 4 6,0 -4,3 0 11,0 8,7 0 -0,1 -1,6 0 5,3 -3,8 4,0

 5 9,7 -4,5 1,9 24,0 -17 21,0 -7,5 8,9 12,0 25,0 -1,7 21,0

 6 12,0 1,5 1,4 30,0 -4,1 20,0 -8,9 6,7 5,0 29,0 -4,6 18,0

 7 12,0 1,8 3,3 31.0 2,7 4,7 -9,8 0,5 1,1 29,0 2,3 1,2

 8 18,0 -1,0 0 41,0 -2,3 0 -8,7 0,6 0 16,0 -0,9 -4,8

З результатів, наведених у таблицях видно, що переміщення палуби надбудови 1 ярусу в районі вирізу під установку 3С-14Е в будь-якому напрямку не перевищують 0,1 мм.

Малюнок 4 - Характерні точки для визначення переміщень

палуби надбудови 1 ярусу

5.2 Визначення переміщень фундаментів і стінок надбудови

У даному розділі визначаються переміщення фундаментів від дії навантаження Р2. Фундаменти переміщаючись «тягнуть» в свою чергу надбудову, тому також визначаються переміщення стінок надбудови.

Результати розрахунків наведено у таблицях 4,5, (позначення у таблицях: н - надбудова, ф - фундамент, Ux- переміщення по осі X, Uy- переміщення по осі Y, Uz- переміщення по осі Z).

Таблиця 4 - Максимальні переміщення стінок надбудови і фундаментів для варіанту №1 установки пристрою М450-1

 Конструкція Варіант докладання зусиль

 I II III IV

 U x,

 см

 * 10 -2

 U y,

 см

 * 10 -2

 U z,

 см

 * 10 -2

 U x,

 см

 * 10 -2

 U y,

 см

 * 10 -2

 U z,

 см

 * 10 -2

 U x,

 см

 * 10 -2

 U y,

 см

 * 10 -2

 U z,

 см

 * 10 -2

 U x,

 см

 * 10 -2

 U y,

 см

 * 10 -2

 U z,

 см

 * 10 -3

 н 0,3 -0,2 0,8 0,6 0,2 -1,0 -0,4 -0,4 0,8 0,6 -0,4 1,0

 ф 0,3 -1,1 5,1 3,4 0,9 -4,3 -3,0 -2,8 5,4 3,5 -2,8 -5,4

Таблиця 5 - Максимальні переміщення стінок надбудови і фундаментів для варіанту №2 установки пристрою М450-1

 Конструкція Варіант докладання зусиль

 I II III IV

 U x,

 см

 * 10 -2

 U y,

 см

 * 10 -2

 U z,

 см

 * 10 -2

 U x,

 см

 * 10 -2

 U y,

 см

 * 10 -2

 U z,

 см

 * 10 -2

 U x,

 см

 * 10 -2

 U y,

 см

 * 10 -2

 U z,

 см

 * 10 -2

 U x,

 см

 * 10 -2

 U y,

 см

 * 10 -2

 U z,

 см

 * 10 -3

 н 0,2 -0,2 1,4 -2,7 3,1 -21,5 2,5 -3,0 20,6 -2,6 3,0 21,0

 ф 0,2 -0,7 4,7 11,1 2,9 -20,0 -11,1 -2,9 19,2 -11,1 2,9 20,0

Аналізуючи результати в таблицях 4,5 видно, що для варіанту №1 установки пристрою М450-1 максимальні переміщення будь-якої конструкції не перевищують 0,1 мм, що є задовільним. У разі варіанта №2 установки пристрою М450-1 виникають значні переміщення по осі Z - близько 2 мм; дані переміщення виникають в поздовжній стінці надбудови в районі 55 шп. в місці «прітиканія» бракети фундаменту до стінки - дивись малюнок 5. Дане значення переміщення є неприпустимим, тому необхідно стійки на 55 шп. - Полособульб №10 замінити на зварні таври №18а на кожному борту. Заміна стійок збільшує жорсткість поздовжньої стінки і знижує переміщення в даному районі до 1 мм.

Малюнок 5 - Картина деформацій поздовжньої стінки надбудови і фундаменту (деформації збільшені в 300 разів)

Висновок

інтегрований конструкція прочностной аналіз

Виконаний розрахунок показує, що з точки зору міцності конструкцій надбудови і фундаментів під пристрої М450-1 перенесення пристрою зі стінок ангара на поздовжні стінки надбудови на палубі бака в районі 54 шп. допустимо для обох варіантів установки пристрою. При цьому переважним є перший варіант установки пристрою, так як при ньому виникають менші діючі напруги в конструкціях і переміщення їх в порівнянні з варіантом №2, так само при цьому варіанті не потрібно зміни конструкції поздовжніх стінок надбудови.

© 8ref.com - українські реферати
8ref.com