Расчетный анализ напряженного состояния и оценка прочности несущих систем тракторов

• Автор: Русанов, Олег Александрович
• Шифр специальности: 01.02.06, 05.05.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 347 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. РАЗВИТИЕ РАСЧЕТНЫХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ НЕСУЩИХ СИСТЕМ КОЛЕСНЫХ И ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

1.1. Роль расчетных методов при обеспечении прочности несущих систем

1.2. Исследования прочности несущих систем

1.3. Задачи механики при анализе напряженного состояния и оценке прочности несущих систем
1.4. Развитие численных методов и программного обеспечения расчетов на прочность несущих систем

1.5. Выводы по главе 1 и частные задачи исследования

Глава 2. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ

ИССЛЕДОВАНИЙ НЕСУЩИХ СИСТЕМ.

2.1. Основные соотношения метода конечных элементов.

2.2. Модели конечных элементов в расчетах металлоконструкций
2.2.1. Конечный элемент тонкой оболочки.
2.2.2. Балочный конечный элемент
2.2.3. Конечные элементы для решения плоской задачи теории
упругости
2.2.4. Конечные элементы для решения трехмерной задачи
теории упругости.
2.3. Тестовые расчеты пластин и оболочек
2.3.1. Прогибы квадратной пластины
2.3.2. Собственные колебания прямоугольной пластины.
2.3.3. Потеря устойчивости цилиндрической оболочки при осевом сжатии
2.4. Выводы по главе
Глава 3. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ГРАНИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ
АНАЛИЗА ТРЕХМЕРНОГО НАПРЯЖЕННО СОСТОЯНИЯ
3.1. Теоретические основы метода граничных элементов .
3.2. Тестирование алгоритмов метода граничных элементов.
3.3. Сравнение методов конечных и граничных элементов.
3.4. Выводы по главе
Глава 4. ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ МЕХАИКИ ПРИ
ИССЛЕДОВАНИИ НЕСУЩИХ СИСТЕМ.
4.1. Использование итерационных методов решения систем линейных алгебраических уравнений.
4.2. Сравнение итерационных и прямых методов решения систем линейных алгебраических уравнений
4.3. Применение динамической конденсации повышенной точности.
4.4. Метод решения упругопластических задач
4.5. Метод решения контактных задач.3
4.6. Метод исследования устойчивости тонкостенных конструкций
4.7. Метод исследования геометрически нелинейного деформирования тонкостенных конструкций.8
4.8. Выводы по главе 4.
Глава 5. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К РАСЧЕТУ НА ПРОЧНОСТЬ.
НЕСУЩИХ СИСТЕМ ТРАКТОРОВ.
5.1. Основные принципы методологического подхода..
5.2. Разработка программного обеспечения для расчетов на прочность.
5.2.1. Программный комплекс КаприсДинамика методов конечных и граничных элементов.
5.2.2 Схема хранения коэффициентов матриц в программах метода конечных элементов.
5.3. Рекомендации по проведению расчетов с помощью МКЭ в задачах анализа прочности несущих конструкций мобильных машин.
5.4. Выводы по главе 5.
Глава 6. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ЗАПАСА
ПРОЧНОСТИ И ВЕРОЯТНОСТИ НЕРАЗРУШЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ.
6.1. Основные положения и допущения метода.
6.2. Определение коэффициентов запаса прочности деталей
6.3. Оценка вероятности неразрушения деталей .
6.4. Выводы по главе
Глава 7. ПРИКЛАДНОЙ МЕТОД РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ НЕСУЩИХ
СИСТЕМ ПРОМЫШЛЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ ТРАКТОРОВ
7.1. Основные положения и допущения прикладного метода расчета на прочность
7.2. Режимы нагружения несущих систем промышленных тракторов
7.3. Расчет на прочность несущей системы трактора Т3.
7.3.1. Расчетные схемы дтя выбранных режимов нагружения.
7.3.2. Конечноэлементные модели несущей системы трактора.
7.3.3. Анализ НДС узлов несущей системы и определение коэффициентов запаса прочности
7.3.4. Оценка вероятности неразрушения и коэффициентов запаса прочности в статистическом аспекте
7.4. Расчет на прочность рамы и корпуса заднего моста трактора Т0 с оценкой вероятности неразрушения
7.5. Анализ результатов тензометрирования нагруженности несущей системы трактора Т
7.6. Рекомендации по совершенствованию несущей системы
трактора Т
7.7. Выводы по главе
Глава 8. ПРИКЛАДНОЙ МЕТОД РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ НЕСУЩИХ
СИСТЕМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КОЛЕСНЫХ ТРАКТОРОВ
8.1. Основные положения и допущения метода расчета на прочность
8.2. Обоснование расчетных схем и режимов нагружения
8.3. Расчетные схемы и модели МКЭ несущей системы.
8.4. Напряженнодеформированное состояние несущей системы.
8.5. Рекомендации по обеспечению прочности несущей системы
8.6. Выводы по главе
Глава 9. ИССЛЕДОВАНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ НЕСУЩИХ СИСТЕМ С ДЕФЕКТАМИ СВАРКИ
9.1. Основные положения и допущения.
9.2 Определение коэффициентов концентрации напряжений на основе
плоских моделей МКЭ.
9.3. Исследование концентрации напряжений на основе объемных моделей
9.4 Учет упругопластических свойств материала в зоне концентрации
напряжений.
9.5. Выводы по главе
Глава . ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ И УСТОЙЧИВОСТИ СТРЕЛ КРАНОВТРУБОУКЛАДЧИКОВ
.1. Исследование нелинейного деформирования стрел.
.2. Исследование устойчивости стрел.
.3. Рекомендации по совершенствованию конструкции и технологии изготовления стрел.
.4. Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Итерационная процедура сопровождается многократным решением систем линейных алгебраических уравнений, что ставить ее в зависимость от эффективности методов и программной реализации решения таких систем. Для увеличения порядка моделей в исследованиях динамики конструкций может быть применен метод суперэлементов. Известны способы редуцирования матриц динамических систем метод динамической конденсации варианты метода синтеза форм имеющие ряд существенных ограничений при практическом применении. Совершенствование алгоритмов динамической конденсации является перспективным направлением развития методов решения задач динамики высокой размерности. В формулировках проблемы на собственные значения применительно к динамике и устойчивости конструкций имеются принципиальные различия, не позволяющие механически использовать одну и ту же реализацию алгоритмов для этих двух типов задач. Необходима разработка модификаций алгоритмов со своей программной реализацией и учетом специфики каждого типа проблемы. Методы решения задач на собственные значения рассмотрены в ,, 0,6, 8. Для исследования нестационарных переходных процессов в конструкциях при динамическом нагружении применяют пошаговые схемы прямого интегрирования уравнений динамического равновесия или методы разложения по тонам собственных колебаний. Первые требуют значительно больших вычислительных затрат, чем вторые, однако допускают возможность исследования нелинейных систем. Анализ установившихся вынужденных колебаний в частотной области также выполняют или прямыми методами с шагами по частоте или методами, основашгыми на разложении по тонам. Для решения данных задач предложено большое количество методов, обладающих различными характеристиками сходимости, устойчивости решения, требованиями к ресурсам компьютеров, которые могут применяться для конечноэлементного моделирования динамических процессов в конструкциях мобильных машин. Такие методы рассмотрены в , , , 9, 0. Сложность решения большинства нелинейных задач в практике расчетов на прочность несущих систем мобильных машин предъявляет особые требования к алгоритмам нелинейного анализа, к соответствующему программному обеспечению. Для исследования деформирования систем с нелинейностями различных типов часто применяют алгоритмы, основанные на методе Ньютона использующем градиентный принцип поиска точки минимума выбранного функционала, или квазиградиентные методы с несколько худшими параметрами. Поскольку метод Ныотона обладает локальной сходимостью и не обеспечивает переход к решению из произвольного начального приближения, программная реализация методов должна включать набор средств обеспечения глобальной сходимости. Это особенно актуально в задачах с высокой степенью нелинейности при моделировании деформирования маложестких несущих конструкций в геометрически нелинейной постановке и других. Указанные проблемы рассмотрены в , . Необходимость обеспечения численной устойчивости и сходимости алгоритмов является сложной задачей для разработчиков методов и программ нелинейного анализа машиностроительных конструкций, не имеющей на сегодняшний день простого, универсального решения. В ряде задач анализа НДС машиностроительных конструкций предпочтительным оказывается МГЭ , , , , 6, 7. Основой данного численного метода является теория потенциалов 0, позволяющая записать граничные интегральные уравнения для краевых задач теории у фу гости. МГЭ использует . Аппроксимация поверхностных полей осуществляется набором функций формы граничных элементов на поверхности тела. Способы аппроксимации величин в МГЭ с помощью функций формы элементов аналогичны способам аппроксимации, используемым в МКЭ. При формулировке МГЭ для плоской или пространственной задач теории упругости в качестве фундаментального решения выбирают тензор влияния КельвинаСомильяны в неограниченной упругой среде или тензор влияния Р. Д. Миндлина в полубесконечной упругой среде 0. Неупругие задачи МГЭ рассмотрены в 7. Предложены методы решения физически нелинейных задач теории упругости при малых перемещениях.