Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

К ВОПРОСУ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОСОВ

Новикова Н.О. 1 Буланова В.О. 1
1 ФГБОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет»
1. Васильков Ф.В. О прогибах и пластическом деформировании стальных внецентренно-сжатых стержней / Ф.В. Васильков В.Е. Буланов // Изв. Вузов. Стр-во.- 1999.-№1.- C. 4-6
2. Мазов А.А. Пластическое деформирование стальных стержней переменной жесткости /А.А. Мазов, В.Е. Буланов.// Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. Тамбов, 2010 №4-6(29). – С. 60-63.
3. Буланов В.Е. О напряженно-деформированном состоянии внецентренно-сжатых элементов / В.Е. Буланов, А.А. Мазов // Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития, 2008: Сб. науч. трудов по материалам Международ. науч.-практич. конф. Т. 3. Технические науки. Одесса: Черноморье, 2008. – С. 14-18.
4. Буланов Е.В. О прогибах и пластическом деформировании стальных стержней коробчатого сечения / Е.В. Буланов, А.В. Соломатина, В.Е. Буланов // «Современные направления теоретических и прикладных исследований’ 2013».: Сб. науч. трудов Sworld. Материалы международ. научно-практич конф. Выпуск 1. Том 43. – Одесса: Куприенко, 2013. – С. 64-68.

Металлические силосы применяются в качестве универсального хранилища в сельском хозяйстве, строительной, химической и пищевой промышленности в различных производствах для приема, хранения и передачи сыпучих веществ, например, песка, цемента, гипса, извести, зерна, муки и другого мелкодисперсного гранулированного материала. Они могут устанавливаться как отдельно стоящими, так и представлять единый комплекс силосных корпусов. Силосная емкость устанавливается на металлическую опорную раму, высота которой зависит от конструкции силоса и целей его использования. На него монтируется различное технологическое оборудование (датчики уровней, вибраторы, рукавные фильтры и аэрационные устройства, предназначенные для равномерного распределения продукта внутри емкости и обеспечения текучести продукта во время его отпуска, моечные головки, краны отбора проб, смотровые стекла, воздуховоды и т.д.).

Несущие конструкции в большинстве случаев представляют собой элементы двутаврового или коробчатого сечения (в зависимости от объема силоса и насыпной плотности материала), подверженные внецентренному сжатию или сжатию с изгибом.

Мы попытались проанализировать напряженно-деформированное состояние (НДС) элементов коробчатого сечения по аналогии с [1-4]. Модуль деформаций назначаем следующим образом: при упругой работе принимаем его равным модулю упругости стали (Е = 2⋅105 МПа); при упруго-пластической – вводим условный модуль Ех

stroit2.wmf,

где tgα – тангенс фактического угла наклона линии деформации к горизонту и tgα0 – тангенс аналогичного угла, который мог иметь место, если бы деформации были упругими и вычислялись по закону Гука. Условный модуль Ex меняется по длине зоны пластического деформирования. После определения модуля Ех, прогиб в рассматриваемой точке вычисляется с помощью интеграла Мора

stroit3.wmf.

Из условия равновесия внешних и внутренних сил и моментов в каждом сечении элемента определяются напряжения и деформации. При этом рассматривается диаграмма работы стали с эллиптическим участком между пределом пропорциональность и пределом текучести и принимается гипотеза плоских сечений. Анализируя общий случай расчетной эпюры напряжений вместо краевых деформаций оказалось более удобным определять пропорциональные им условные напряжения:

stroit4.wmf, stroit5.wmf, stroit6.wmf, stroit7.wmf

На кромках сечения напряжения полагаем равными условным – в случае упругой работы материала и равными пределу текучести – в случае пластической работы. Упругопластический участок сечения разбивался на 10 частей, в пределах которых результирующие усилия и координаты их приложения определялись численным методом.

При односторонней текучести (рисунок)

stroit8.wmf

где

stroit9.wmf, stroit10.wmf, stroit11.wmf, stroit12.wmf, stroit13.wmf, stroit14.wmf и g –

координаты волокон с деформациями превышающими εp, но не достигающими εy.

stroi8.tiff

Эпюры деформаций и напряжений опоры силоса

Для вычисления прогибов элементов использовался метод последовательных приближений. Алгоритм расчета был следующим:

Коробчатый несущий элемент разбивается на 100 отрезков равной длины.

В первом приближении вычисляются упругие балочные прогибы (с учетом опорных точек).

Определяются моменты внешних сил и краевые деформации в тех же точках при полученных прогибах.

Для каждого из отрезков уточняются модули Ех.

С помощью интеграла Мора вычисляются прогибы в середине каждого отрезка с найденными моментами и уточненными модулям Ех.

Программа возвращается к пункту 3 алгоритма с полученными прогибами до достижения заданной точности расчета.

Результаты анализа НДС выводятся на экран монитора и печать.

В заключение следует отметить, что использование данной методики для моделирования напряженно-деформированного состояния, позволяет оценивать резервы несущей способности и рассчитывать опорные элементы силосов.


Библиографическая ссылка

Новикова Н.О., Буланова В.О. К ВОПРОСУ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОСОВ // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 3-1.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=12092 (дата обращения: 22.07.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252