Разработка геометрической модели и численный анализ напряженно-деформированного состояния спирального каната

• Автор: Калентьев, Евгений Александрович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Содержание
Введение
Глава 1. Современное состояние вопроса исследования
1.1. Краткий исторический обзор
1.2. Обзор конструкций канатов
1.3. Подходы к построению теории каната и определению
напряженно-деформированного состояния
1.3.1. Теория академика Динника А.Н
1.3.2. Теория Глушко М.Ф
1.3.3. Метод Мусалимова В.М. и Мокряка С.Я
1.3.4. Метод Гетмана И.П. и Устинова Ю.А
1.4. Обобщения и выводы по Главе
Глава 2. Построение геометрии канатов линейного касания
2.1. Система координат
2.2. Метод М.Ф. Глушко построения линейного контакта проволок
2.3. Уточнение метода решения трансцендентного уравнения при
синтезе геометрии линейного контакта
2.4. Разработка новых решений системы уравнений линейного
контакта
2.5. Выводы по Главе
Глава 3. Численный анализ напряженно-деформированного состояния спирального каната
3.1. Постановка задачи
3.2. Исследуемые схемы
3.3. Трехмерная модель спирального каната
3.4. Конечно-элементная модель спирального каната
3.5. Определение и настройка контактных областей и алгоритмов
3.6. Результаты моделирования
3.7. Определение коэффициентов жесткости и влияния
3.8. Автоматизация процедуры настройки контактных алгоритмов
3.9. Выводы по Главе
Заключение
Приложения
Список использованной литературы
Введение
Актуальность работы. Стальные канаты широко применяются в современной промышленности в частности: подъемно-транспортном
оборудовании, авиастроении, горных предприятиях, строительных сооружениях и т.д. Среди причин столь широкого распространения канатов следует отметить, такие характеристики, как высокая несущая способность, гибкость и возможность сохранять полную работоспособность после разрушения отдельных его элементов (проволок). Совокупность этих качеств выгодно отличает канат от других рабочих органов подъемных механизмов, например, цепей, которые при разрушении одного элемента-звена, становятся полностью непригодными для дальнейшего использования и требуют ремонта.
Канаты являются ответственными узлами многих подъемнотранспортных машин, поэтому к ним и условиям их работы предъявляются комплекс требований для обеспечения их безопасной работы. Особенно жесткие требования предъявляются к канатам, работа которых связана с подъемом и транспортировкой людей.
Кроме того, стальные канаты используются во многих устройствах, где к ним предъявляются специальные требования, которым стандартные канаты не удовлетворяют. Например, для подъема и буксировки некоторых грузов необходимы канаты с разрывным усилием более 5 МН. Для канатов, применяемых в авиации, основным требованием является высокая прочность при минимальном диаметре и массе. Для удержания различных аэростатных систем используют стальные канаты, рабочая длина которых может достигать нескольких километров. В особенно экстремальных условиях работают канаты аэрофинишеров, используемых для торможения воздушных судов при посадке, в гражданской и военной авиации. При посадке самолета к стальным канатам прикладывается высокая динамическая нагрузка, приемный канат воспринимает ударную

канатом прямоугольную декартовую систему координат х, у, г , таким образом, что ось х совпадает с продольной осью каната, а оси у, г расположены в поперечном сечении каната. Единичные вектора осей х, у, г обозначим через /, /, к соответственно. Дополнительно, в поперечном сечении, введем полярные координаты г, ф (рис. 2.3).
Как известно, шаг винтовой линии равен длине образующей цилиндра, на которой она совершает один полный оборот вокруг его оси. В терминологии связанной с канатами эту величину принято называть шагом свивки.
Связь между радиусом г винтовой линии, шагом свивки каната к и углом свивки а выражается в следующем виде:
Рисунок 2.3 - Используемые системы координат
Координаты винтовой линии 5 в параметрическом виде: х = гфсо1(а), у - гсоз(ф), д = гзш(ф).
(2.1)
к - 2пгсо1:(а),
(2.2)
(2.3)
Выражение для длины дуги винтовой линии: