Анализ напряженно-деформированного состояния котла цистерны, имеющего геометрические несовершенства

• Автор: Архипов, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 146 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ТОНКИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ОБОЛОЧКИ

С НЕКРУГОВЫМ ПРОФИЛЕМ В СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКЕ.

1.1 Область применения оболочек с некруговым профилем поперечного сечения.

1.2 Разновидности несовершенств формы поперечного сечения котла цистерны

1.3 Анализ технологии изготовления обечаек котлов цистерн.

1.4 Исследование начальных геометрических несовершенств формы

профиля обечайки котла цистерны модели 0.

Выводы по главе 1.

2. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОЛОЧЕК

С ГЕОМЕТРИЧЕСКИМИ НЕСОВЕРШЕНСТВАМИ
2.1 Выбор метода исследования напряженнодеформированного состояния котла цистерны с геометрическими несовершенствами.
2.2 Прямые методы оценки напряженнодеформированного состояния резервуаров и труб с несовершенствами формы.
2.3 Приближенные методы оценки напряженнодеформированного состояния резервуаров и труб с несовершенствами формы.
2.4 Точечные методы оценки напряженнодеформированного
состояния резервуаров и труб с несовершенствами формы.
2.5 Сопоставление рассмотренных методик путем решения тестовых
задач.
Выводы по главе 2.
3. АНАЛИТИЧЕСКАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
КОТЛОВ ЦИСТЕРН С УВОДОМ КРОМОК СВАРНОГО ШВА.
3.1 Теоремы о равновесии внутренних усилий в сечениях в форме теорем Марбека
3.2 Следствия из теорем Марбека.
3.3 Аналитическая методика оценки напряженнодеформированного состояния котла цистерны с учетом увода кромок
сварного шва
3.4 Верификация аналитической методики оценки НДС котла цистерны
с уводом кромок сварного шва
Выводы по главе 3.
4. ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ УВОДА КРОМОК СВАРНЫХ ШВОВ НА НАПРЯЖЕННО ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ КОТЛОВ ЦИСТЕРН
4.1 Методика конечноэлементного анализа напряженнодеформированного состояния котлов цистерн
с начальными геометрическими несовершенствами.
4.2 Исследование влияния увода кромок шва наружу котла на его напряженнодеформированное состояние
4.3 Исследование влияния увода кромок шва внутрь котла на его напряженнодеформированное состояние
4.4 Сопоставление результатов исследований напряженнодеформированного состояния котла с уводом кромок сварного шва
наружу и внутрь котла
4.5 Разработка мероприятий по уменьшению влияния увода замыкающего сварного шва на напряженнодеформированное
состояние котла
Выводы по главе 4
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Результаты анализа известных решений в области исследований НДС тонких цилиндрических оболочек с геометрическими несовершенствами формы. Аналитическая методика оценки НДС котла цистерны, имеющего геометрические несовершенства поперечного сечения обечайки. Методика верификации результатов расчетов НДС котла цистерны с геометрическими несовершенствами поперечного сечения. Результаты расчетов с использованием разработанной конечноэлементной модели котла цистерны с уводом кромок замыкающего сварного шва. Реализация результатов работы. Методика оценки НДС котла цистерны с несовершенствами поперечного сечения профиля обечайки и методика верификации нашли применение в Уральском конструкторском бюро вагоностроения ФГУП “ПО Уралвагонзавод” при разработке перспективных цистерн. На основании результатов работы в системе менеджмента качества на ФГУП “ПО Уралвагонзавод” введены операции по контролю увода швов. Отдельные положения и результаты работы используются в научных исследованиях кафедры «Вагоны» Уральского государственного университета путей сообщения и в учебном процессе по дисциплине «Строительная механика вагонов». Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на научно-технических конференциях УрГУПС «Молодые ученые - транспорту» (Екатеринбург, , , г. Свердловской железной дороги «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта» (Екатеринбург, г. Магистраль» (Нижний Тагил, г. Наука, инновации, образование: актуальные проблемы развития транспортного комплекса России» (Екатеринбург, г. Вагоны» УрГУПС ( - гг. Результаты диссертационных исследований были доложены на расширенном заседании кафедры «Вагоны» Уральского государственного университета путей сообщения. Вагоны» Московского государственного университета путей сообщения. Публикации. Основные положения диссертационной работы и научные результаты опубликованы в -ти печатных работах. Общий объем публикаций около 7,2 п. Одна статья опубликована в издании «Транспорт Урала», входящим в Перечень изданий, рекомендованных ВАК для публикации научных результатов диссертаций, остальные статьи опубликованы в журналах «Транспорт Урала», изданиях ВИНИТИ, сборниках трудов УрГУПС. Автор выражает искреннюю благодарность и глубокую признательность научному руководителю профессору А. В. Смольянинову, В. А. Кузнецову, профессору [В. А. Ивашову|, а также сотрудникам кафедры «Вагоны» УрГУПС за содействие и внимание к работе, за консультации и обсуждение результатов исследований, представленных в диссертации. Во многих областях техники нашли применение тонкие цилиндрические оболочки с некруговым профилем поперечного сечения. Деление на тонкие и толстые оболочки достаточно условно и обычно связывается со значением (А/Д)тах »1/, где А-толщина оболочки, а Я-минимальный радиус кривизны срединной поверхности [1]. Оболочки, у которых (А/^)тах меньше и порой значительно меньше, чем 1/, широко распространены в самых разнообразных конструкциях. Известно, что круговая форма профиля оболочки является оптимальной с точки зрения напряженно-деформированного состояния (НДС), если в качестве внешней нагрузки выступает равномерное внутреннее или внешнее давление. Оболочки с профилем, конструктивно исполненным в виде фигуры отличной от окружности (эллипс, овал и др. Оболочки со случайными начальными геометрическими несовершенствами. К первому классу относятся конструкции с начальным профилем сильно отличающимся от кругового. Так, в отечественном автомобилестроении широкое распространение получили автоцистерны с формулой поперечного сечения цистерны в виде эллипса, овала и чемодана. Рисунок 1. ППБВ-, полуприцеп-цистерны 1И1Ц/, ППЦС- и ППЦ- (рисунок 1. Широко распространены автоцистерны с формулой поперечного сечения в виде чемодана: топливозаправщики АТЗ-К, АТЗ-,5-, АТЗ-9,5-, -, АТЗ 2-, 6, АТЗ , прицеп-цистерна ПЦ-К-, полуприцеп-цистерна ППЦ1 (рисунок 1. Рисунок 1. Овальная формула поперечного сечения встречается у цистерн следующих моделей: прицеп-цистерна Сармат-, полуприцеп-цистерна Не-фАЗ-1, 2 (рисунок 1.