Способ оптимизации параметров подкрепленной цилиндрической оболочки

Способ оптимизации параметров подкрепленной цилиндрической оболочки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

781674

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ .

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное и авт. сеид-ву (22) Заявлено06.1278 (21) 2713262/25-28 с присоединением заявки № (51)М. Кл а 01 И 3/12

Государствеииый комитет

СССР по делам нзобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23,11.80, бюллетень ¹ 43

f53) УДК 620. 179 (088, 8) Дата опубликования описания .23.1180 (72) Авторы изобретения

A.В.Саченков и Л.У.Бахтиева

Казанский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет Имени В.И.Ульянова-Ленина (71) Заявитель юj (54) СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ПОДКРЕПЗфННОЙ .,,; -; ;, Г

ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ

Изобретение относится к исследованиям устойчивости тонкостенных конструкций, а именно к способам опреде ления оптимальных параметров подкреп- я ления оболочек при нагружении их sce.сторонним внешним давлением, и может быть применено при создании резервуаров высокого давления, летательных и плавучих средств. 16

Известен способ оптимизации параметров подкрепленной цилиндрической оболочки, заключающийся в том, что подкрепленную внутренними .ребрами и закрепленную по торцам цилиндрическую 1 оболочку нагружают внешним давлением

До общей потери устойчивости (1). недостатком способа является низкая точность определения минимального веса при заданной нагрузке, так как параметры подкреплений находят из приближенной теоретической зависимости и при их определении не учитывается несущая способность оболочки минимального веса при заданной нагрузке. . 2с

Цель изобретении - повышение точности достижения.

Цель достигается. за счет того, что в качестве подкрепляющих ребер используют съемные кольца, уменьшают число. ребер и расставляют оставшиеся ребра на одинаковом расстоянии друг от друга до тех пор, пока не произойдет местная потеря устойчивости оболочки, после чего уменьшают тблщину ребер путем снятия по одному кольцу до общей потери устойчивости, а толщину и число ребер рассчитывают. из следующих соотношений . р „,«) /л@З 2о - "" """!, - 1" (x) где P - заданная вел чина давления и -. коэффициент Пуассона оболочки

R — - радиус оболочки;

g - длина оболочки;

Е » модуль упругости оболочки;

h - толщина оболочки

Е - модуль упругости ребра

N - число ребер;

ЩЙ)- толщина ребра, . На чертеже схематически изображено устройство для реализации способа.

Цилиндрическую оболочку 1, подкрепленную ребрами 2, состоящими из отдельных колец 3,. нагружают внешним дав лением. Цилиндрическая оболочка 1 за:креплена по торцам и снабжена кольцевыми крышками 4 и 5 со штуцерами 6 и

781674

7 для подвода жидкости от насоса и для стравливания воздуха соответственно. В полость между цилиндрической оболочкой 1 и наружной оболочкой 8 подают жидкость от насоса..Давление жидкости измеряют манометром 9.

В основу предлагаемого способа положен тот факт, что при определенной толщине ребер цилиндрическая оболочка, нагруженная всесторонним внешним давением, испытывает не общую пбтерю ус-(ð ойчивости, а потерю устойчивоот и в пролетах между ребрами. При этом несущая способность оболочки намного увеличивается, так как известно, что величина-кРитической нагрузки обратно пропорциональна длине оболочки. Оптимальной толщиной ребер считается та кая их минимальная .толщина, при которой оболочка теряет устойчивость по отсекам. Оптимальным числом ребер считается такое их минимальное число, 20 при котором оболочка, нагруженная заданной величиной давления, не теряет устойчивость, Для оптимизации параметров подкрепления на оболочку насаживают число колец, заведомо большее оптимального, с толщиной заведомо большей оптимальной, затем оболочку закрепляют по .торцам, нагружая заданной величиной внешнего давления и путем постепенного уменьшения числа колец и их толщины определяют минимальные параметры подкреплений, при которых оболочка не теряет устойчивость.

Реализацию способа осуществляют следующим образом.

Измеряют толщину, длину, радиус оптимизируемой оболочки, определяют теоретические значения числа ребер и их толщины по.зависимости (1) и (2), затем подкрепляют оболочку на равном 40 расстоянии N друг от друга внутренними ребрами с толщиной H(N), причем, ребра целесообразно составлять из отдельных колец,, которые могут сниматься и толщина которых может быть равна толщине оболочки, половине толщины, четверти и т. д. в зависимости от необходимой точности определения параметров подкреплений, затем закрепляют торцы оболочки, приваривая к ним жест-50 кие фланцы, создают в йолости между корпусом и испытываемой оболочкой, внутренняя поверхность которой доступна для визуального наблюдения, давление заданной величины. Если оболочка при этом не теряет устойчивость, снимают одно ребро, расставляя оставшиеся на одинаковом расстоянии друг от друга и вновь нагружают, повторяя операции до тех пор, пока оболочка не испытает местную потерю устойчивости Щ в пролетах между ребрами, после чего постепенно снимают с каждого ребра по одному тонкому кольцу до тех пор. пока не произойдет общая потеря устойчивости. 65

Формулу (1) для определения Й получают из условия равенства критической нагрузки пролета и заданной величины давления, при этом критическую нагрузку пролета Р определяют по известной формуле для однородных оболочек

„ О,В Ь

О где В, +N — длина пролета.

Формулу (2) для H(N) получают иэ условия равноустойчивости всей подкрепленной оболочки и пролетов между ребрами, при этом критическую нагруз( у пролета определяют по приведенной

ыше формуле, а критическую нагрузку подкрепленной оболочки определяют следующим образом. Записывают известные выражения для критических давлений оболочки и ребра ((™ 2 р «ф

p= — («««.) Р пь! ф«Р = —"

1 где P — критическая нагрузка оболоч1 ки;

D — иэгибная жесткость оболочки; (3 = Лй /О;

w =Яkjf .

1 1

n — волновое число;

P — критическая нагрузка ребра;

D> - иэгибная жесткость ребра.

Из условия P =Р находят n = а В /Х тф- где ô=ó> . Подставля я найденное и в Р и приравнивая Р„

А к критической нагрузке отсека, голучают Н (N) и при этом считают, что ребро выполняет функцию закрепления у промежуточного между заделкой и шарнирным опиранием. Формулы (1) и (2) справедливы для тонких оболочек средней длины, т.е. таких, у которых †< вЂ,С М,я фл,при условии шарнирного

h.

Д 30 опирания торцов. Однако они могут быть использованы в качестве ориентира для любых оболочек с любым закреплением, Способ оптимизации параметров подкрепленной цилиндрической оболочки обеспечивает более высокую точность достижения минимального веса при заданной нагрузке., Составление ребер иэ отдельных тонких колец и варьирование толщиной колец позволяет добиться необходимой точности. Уменьшение веса подкрепленных оболочек позволяет сэкономить материал, идущий на их изготовление.

Формула изобретения

Способ оптимизации параметрбв подкрепленной цилиндрической оболочки, заключающийся в том, что подкрепленную внутренними ребрами и закрепленную по торцам цилиндрическую оболоку на> гружают внешним давлением до общей Л

781674

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Маневич A.È. Экспериментальное исследование устойчивости подкреплен1с ных цилиндрических оболочек при внешнем .давлении. - Прикладная механика, т. 5, вып. 5, 1969 {прототип) .

Составитель О. Губерниева техред М.Петко Корректор М Де ик

Редактор A. Судын

Заказ 8118/46 Тираж 1019 . Подписное

ВнИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Укгород, ул. Проектная, 4 потери устойчивости, о т л и ч а ющ .и и с я тем, что, с целью повышения точчости достижения минимального веса при заданной нагрузке, в качестве подкрепляющих ребер используют съемные кольца, уменьшают число ребер и расставляют оставшиеся ребра на одинако вом расстоянии друг от друга до тех пор, пока не произойдет местная потеря устойчивости оболочки, после чего уменьшают толщину ребер путем снятия по одному кольцу до общей потери ус.тойчивости, а толщину и число ребер рассчитывают иэ следующих соотношений гдеРMR

8—

Е

5 gp

Н(1ч)— заданная Величина давления; коэффициент Пуассона оболочки; радиус оболочки; длина оболочки модуль упругости оболочки; толщина оболочки1. модуль упругости ребра; число ребер; толшина ребра.