Пермський державний технічний університет
Кафедра МКМК
Група ПКМ-03
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
Розрахунково-пояснювальна записка
ШЕН.ПКМ03.00.00.02
Тема: розрахунок елементів ферменной-стрижневий конструкції.
Студент _______________ Шустова Є.М.
Керівник проекту _______________ Аношкін О.М.
Проект захищений ______________ з оцінкою ____________
Члени комісії _______________ Чекалкін А.А.
Перм, 2007
Пермський державний технічний університет
Факультет ____________________ Аерокосмічний _____________________
Кафедра _____________________ МКМК _______________________________
Дисципліна __________________ Будівельна механіка _________________
Курс_____________ 4 __________ Группа_______ ПКМ-03 ________________
Студент ______ Шустова Е.Н .____ Дата_________________________________
ЗАВДАННЯ НА КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
Тема Розрахунок елементів ферменной-стрижневий конструкції _______________
Коротке обгрунтування і основні цілі проекту _____ Проектування силової конструкції являє собою складний багатоступінчастий процес, своєрідність якого визначається в основному двома вимогами до конструкції: міцності або механічної надійності, мінімальної маси. Пошук шляхів збільшення міцності без збільшення маси або зниження маси без зменшення міцності і складають творчий зміст процесу проектування силової схеми конструкції ________
Перелік технічних розрахунків _______ розрахунок пружних характеристик шаруватого композиту за заданими характеристиками шару; розрахунок сил в елементах ферми; визначення критичного навантаження стержня; визначення коефіцієнта запасу міцності. Визначення маси; полегшення конструкції _______________________________________________________
Перелік робіт, виконуваних на ЕВМ___ розрахунок пружних характеристик шаруватого композиту за заданими характеристиками шару (mathcad)
Список основної літератури______ Балабух Л.І., Алфутов Н.А., Усюкін В.І. «Будівельна механіка ракет», 1984р; Лізин В.Т., В.А. Пяткін В.А. «Проектування тонкостінних конструкцій», 2003р ____________________
Термін подання до захисту ___________ 3.05.2007 _____________________
Керівник __________________ Аношкін О.М.
Студент __________________ Шустова Є.М.
Зміст
Введення
Основна частина
I. Вихідні дані
1. постановка задачі
2. вихідні матеріали
3. фізико-механічні властивості
4. геометричні розміри
II. теоретична частина
1. модель конструкції
2. властивості вуглепластиків
III. розрахункова частина
1. розрахунок пружних характеристик шаруватого композиту за заданими характеристиками шару
2. розрахунок сил в елементах ферми
3. визначення критичного навантаження стержня
4. визначення коефіцієнта запасу міцності. Визначення маси.
5. полегшення конструкції
Висновок
Список літератури
Програми
Введення
Даний курсовий проект містить основи проектування ферменной-стрижневий конструкції. Робота заснована на аналітичних методах і тому, на перший погляд, при сучасних можливостях дослідження міцності на основі універсальних методів може здатися несучасною. Тим часом основна перевага аналітичних методів дослідження полягає в тому, що онідают ясне уявлення про взаємозв'язок параметрів конструкції з її несучу здатність, можливістю параметричного аналізу та формулювання нових закономірностей. Крім того (і це головне), сучасними універсальними пакетами неважко розрахувати будь-яку конструкцію, але перед проектантом стоїть інше завдання: як швидко і грамотно визначити параметри конструкції мінімальної мас, прийняти раціонально конструкторські рішення?
Проектування силової конструкції являє собою складний многоступенчатийпроцесс, своєрідність якого оределяющее в основному двома вимогами до конструкції: міцності або механічної надійності, мінімальної маси. Ці дві вимоги - взаємосуперечливими, так як, очевидно, простіше за все забезпечити механічну надійність, збільшивши масу, і, відповідно, знизити масу конструкції, зменшивши запаси міцності. Пошук шляхів збільшення міцності без збільшення маси або зниження маси без зменшення міцності і складають творчий зміст процесу проектування силової схеми кострукції. [5]
Основна частина
I. Вихідні дані
1. Постановка завдання
Перевірочний розрахунок на міцність заданої конструкції, визначення запасів міцності конструкції у вихідному варіанті, оцінка можливості полегшення конструкції - раціональне проектування елементів конструкції (стержнів), за умови варіювання товщиною (кількість шарів), схемою намотування, геометрією поперечного перерізу. Форму конструкції і число стержнів міняти не можна.
2. Вихідні матеріали
· Вуглепластики КМУ 4л
· Вуглепластики на основі препреги До
3. Фізико-механічні властивості матеріалів
· Щільність
Вуглепластик КМУ 4л γ а = 1,5 г / см 3
Вуглепластик на основі препреги До γ b = 1,7 г / см 3
· Модуль пружності при розтягуванні вздовж волокон
Е а1 = 140 ГПа
Е b1 = 210 ГПа
· Модуль пружності при розтягуванні поперек волокон
Е а2 = 8 ГПа
Е b 2 = 8 ГПа
· Модуль зсуву в площині
G 12 = 4 ГПа
· Коефіцієнт Пуассона
ν 12 = 0,25
· Сила тяги
F 1 = 10787 Н
· Сила, що виникає від зсуву вектора тяги
F 2 = 0,1 F 1 = +1078 Н
4. Геометричні розміри
· Висота конструкції
h = 700мм
· Діаметр шпангоутів
D 1 = 700мм
D 2 = 400мм
· Перетин стрижня прямокутне
a = 0,20 мм
b = 0,36 мм
· Схема армування
+80/0/0 / 0/0/-80
· Товщина шару:
δ а = 0,18 мм
δ b = 0.2мм
II. Теоретична частина
Модель конструкції
Дана конструкція складається з двох кільцевих шпангоутів і симетрично розташованих стрижневих елементів ферми. Стрижні у вузлах з'єднані шарнірами. Навантаження прикладена в центрі меншого шпангоута і розподілена по шести точках з'єднання стрижнів.
Стрижень ферми являє собою шаруватий композиційний матеріал, армований прямими волокнами. Верхній і нижній шари - це вуглепластик КМУ-4л (наповнювач Лу-П-0, 1; сполучна ЕНФБ). Середні верстви - це вуглепластик на основі препреги К (наповнювач Кулон-П; сполучна ЕНФБ). Верхній шар намотаний під кутом плюс 80 0 у напрямку до навантаження, далі чотири шари - під кутом 0 0, і останній шар намотаний під кутом мінус 80 0.
Вимоги пред'являються до вихідних матеріалів:
· Низька щільність
· Висока питома міцність
· Висока питома жорсткість
По поєднання міцності та модуля пружності армовані ПКМ з односпрямованої орієнтацією волокон істотно перевершують всі сучасні металеві конструкційні матеріали. Ці переваги виявляються тим більш значними, якщо взяти до уваги низьку щільність ПКМ (1300.2000 кг / м 3). Основною особливістю армованих пластиків є яскраво виражена анізотропія їх механічних властивостей, що визначається орієнтацією волокон в матриці в одному або декількох напрямках. Вибір орієнтації обумовлюється розподілом напружень в елементах конструкцій. Це дає можливість оптимізувати структуру матеріалу за ваговими характеристиками, що дозволяє створювати конструкції з мінімізованої матеріаломісткістю [4].
Вуглецеві волокна знайшли широке застосування в конструкціях, які повинні мати обмежений вагу. Серед всіх армованих пластмас вуглепластики володіють найбільш високими стійкістю до втомним випробувань і довговічністю. Вуглепластики погано пропускають рентгенівські промені. Вони мають дуже низький коефіцієнт лінійного розширення і виявляються найбільш підходящими для конструювання космічних апаратів, що піддаються значних перепадів температур між сонячної та тіньової сторонами [8].
Шарувата структура армованих пластиків дає можливість у широкому діапазоні варіювати механічні властивості цих матеріалів.
III. Розрахункова частина
1. Розрахунок пружних характеристик шаруватого композиту (стержня) за заданим пружним характеристикам шару.
Закон Гука встановлює функціональну залежність між напруженнями і деформаціями. Напруження і деформації є фізичними величинами, які можна класифікувати як тензори другого рангу.
де σ ij - тензор напружень
C ijmn - Тензор пружності
ε ij - Тензор деформацій.
Для ортотропного шару, навантаженого в площині армування 1-2 і для випадку плоского напружено-деформованого стану закон деформування виглядає наступним чином:
де
Складемо матрицю Q 1 для шарів під кутом 0 0
Складемо матрицю Q 2 для верхнього нижнього шарів
Наведені залежності ставляться до окремого випадку, коли осі навантаження x і y збігаються з осями пружної симетрії ортотропного матеріалу 1 і 2. У загальному випадку ці осі не збігаються, і рівняння стану окремих шарів повинні бути трансформовані в довільних осях за наступною схемою:
Матриця трансформації має наступний вигляд:
де m = cos (α) і n = sin (α)
матриця тансформаціі для α = 0
Матриця трансформації для α = 80
Матриця трансформації для α = -80
Використовуючи залежності (2), (4) і (5), рівняння стану шару довільній осях x і y можна записати в наступному вигляді:
Введемо наступні позначення
де Θ j - відносна товщина шару
Закон деформування для пакета шарів:
де
Отримуємо вирази технічних деформативних характеристик шаруватих матеріалів через пружні характеристики <A mn>, а відтак, через відповідні характеристики окремих шарів:
2. Розрахунок сил в елементах ферми
Ферма наружается осьової F 1 і поперечної F 2 силами. Зусилля в окремому стрижні від осьової сили
При обчисленні зусиль в стержні від поперечної сили F 2 вважаємо, що навантаження сприймають тільки ті стрижневі трикутники (рис.2.), Площина яких паралельна площині дії сили F 2.
Тоді зусилля в окремому стрижні
де
Припустимо, що зусилля від F 1 і F 2 складаються в одному стрижні по максимуму
незалежно від напрямку їх дії:
Знайдемо напругу:
3. Визначення критичного навантаження стержня
Втрата стійкості первісної форми рівноваги елементів конструкцій може виявитися причиною вичерпання їх несучої здатності і в процесі експлуатації неприпустима. Положення рівноваги може бути стійким, байдужим (нейтральним) і нестійким.
При центральному стиску стрижня з прямолінійною віссю, з фіксованою лінією дії сили характерні наступні ситуації:
a) Якщо Р <P кр, то при знятті малих поперечних збурень поздовжня вісь стрижня прагне повернутися до вихідного прямолінійним стану рівноваги.
b) При Р = Р кр можливо безліч форм рівноваги - прямолінійна і близькі до неї мало деформовані, що відповідає байдужому стану рівноваги. При цьому вихідна прямолінійна форма рівноваги стрижня перестає бути стійкою. Навантаження Р = Р кр, при якій прямолінійна форма рівноваги перестає бути стійкою, називається критичною.
c) При Р> Pкр прямолінійне положення осі стрижня статично можливо, але нестійкий.
Для визначення критичної сили для стиснутого стержня при різних умовах закріплення (різних граничних умовах) скористаємося формулою Ейлера:
де μ - коефіцієнт приведеної довжини, що показує у скільки разів треба змінити довжину шарнірно опертого стрижня, щоб критична сила для нього дорівнювала критичної силі для стержня довжиною l при розглянутих граничних умовах.
Для шарнірно опертого стрижня μ = 1.
Знайдемо довжину стрижнів
де R - радіус верхнього шпангоута
r - радіус нижнього шпангоута
h - Висота конструкції
n - кількість вузлів.
Знайдемо момент інерції перерізу стержня:
Підставимо знайдені значення у формулу Ейлера (3.1) і отримаємо критичну силу
Знайдемо критичні напруги:
4. Визначення коефіцієнта запасу міцності. Визначення маси
Кафедра МКМК
Група ПКМ-03
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
Розрахунково-пояснювальна записка
ШЕН.ПКМ03.00.00.02
Тема: розрахунок елементів ферменной-стрижневий конструкції.
Студент _______________ Шустова Є.М.
Керівник проекту _______________ Аношкін О.М.
Проект захищений ______________ з оцінкою ____________
Члени комісії _______________ Чекалкін А.А.
Перм, 2007
Пермський державний технічний університет
Факультет ____________________ Аерокосмічний _____________________
Кафедра _____________________ МКМК _______________________________
Дисципліна __________________ Будівельна механіка _________________
Курс_____________ 4 __________ Группа_______ ПКМ-03 ________________
Студент ______ Шустова Е.Н .____ Дата_________________________________
ЗАВДАННЯ НА КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
Тема Розрахунок елементів ферменной-стрижневий конструкції _______________
Коротке обгрунтування і основні цілі проекту _____ Проектування силової конструкції являє собою складний багатоступінчастий процес, своєрідність якого визначається в основному двома вимогами до конструкції: міцності або механічної надійності, мінімальної маси. Пошук шляхів збільшення міцності без збільшення маси або зниження маси без зменшення міцності і складають творчий зміст процесу проектування силової схеми конструкції ________
Перелік технічних розрахунків _______ розрахунок пружних характеристик шаруватого композиту за заданими характеристиками шару; розрахунок сил в елементах ферми; визначення критичного навантаження стержня; визначення коефіцієнта запасу міцності. Визначення маси; полегшення конструкції _______________________________________________________
Перелік робіт, виконуваних на ЕВМ___ розрахунок пружних характеристик шаруватого композиту за заданими характеристиками шару (mathcad)
Список основної літератури______ Балабух Л.І., Алфутов Н.А., Усюкін В.І. «Будівельна механіка ракет», 1984р; Лізин В.Т., В.А. Пяткін В.А. «Проектування тонкостінних конструкцій», 2003р ____________________
Термін подання до захисту ___________ 3.05.2007 _____________________
Керівник __________________ Аношкін О.М.
Студент __________________ Шустова Є.М.
Зміст
Введення
Основна частина
I. Вихідні дані
1. постановка задачі
2. вихідні матеріали
3. фізико-механічні властивості
4. геометричні розміри
II. теоретична частина
1. модель конструкції
2. властивості вуглепластиків
III. розрахункова частина
1. розрахунок пружних характеристик шаруватого композиту за заданими характеристиками шару
2. розрахунок сил в елементах ферми
3. визначення критичного навантаження стержня
4. визначення коефіцієнта запасу міцності. Визначення маси.
5. полегшення конструкції
Висновок
Список літератури
Програми
Введення
Даний курсовий проект містить основи проектування ферменной-стрижневий конструкції. Робота заснована на аналітичних методах і тому, на перший погляд, при сучасних можливостях дослідження міцності на основі універсальних методів може здатися несучасною. Тим часом основна перевага аналітичних методів дослідження полягає в тому, що онідают ясне уявлення про взаємозв'язок параметрів конструкції з її несучу здатність, можливістю параметричного аналізу та формулювання нових закономірностей. Крім того (і це головне), сучасними універсальними пакетами неважко розрахувати будь-яку конструкцію, але перед проектантом стоїть інше завдання: як швидко і грамотно визначити параметри конструкції мінімальної мас, прийняти раціонально конструкторські рішення?
Проектування силової конструкції являє собою складний многоступенчатийпроцесс, своєрідність якого оределяющее в основному двома вимогами до конструкції: міцності або механічної надійності, мінімальної маси. Ці дві вимоги - взаємосуперечливими, так як, очевидно, простіше за все забезпечити механічну надійність, збільшивши масу, і, відповідно, знизити масу конструкції, зменшивши запаси міцності. Пошук шляхів збільшення міцності без збільшення маси або зниження маси без зменшення міцності і складають творчий зміст процесу проектування силової схеми кострукції. [5]
Основна частина
I. Вихідні дані
1. Постановка завдання
Перевірочний розрахунок на міцність заданої конструкції, визначення запасів міцності конструкції у вихідному варіанті, оцінка можливості полегшення конструкції - раціональне проектування елементів конструкції (стержнів), за умови варіювання товщиною (кількість шарів), схемою намотування, геометрією поперечного перерізу. Форму конструкції і число стержнів міняти не можна.
2. Вихідні матеріали
· Вуглепластики КМУ 4л
· Вуглепластики на основі препреги До
3. Фізико-механічні властивості матеріалів
· Щільність
Вуглепластик КМУ 4л γ а = 1,5 г / см 3
Вуглепластик на основі препреги До γ b = 1,7 г / см 3
· Модуль пружності при розтягуванні вздовж волокон
Е а1 = 140 ГПа
Е b1 = 210 ГПа
· Модуль пружності при розтягуванні поперек волокон
Е а2 = 8 ГПа
Е b 2 = 8 ГПа
· Модуль зсуву в площині
G 12 = 4 ГПа
· Коефіцієнт Пуассона
ν 12 = 0,25
· Сила тяги
F 1 = 10787 Н
· Сила, що виникає від зсуву вектора тяги
F 2 = 0,1 F 1 = +1078 Н
4. Геометричні розміри
· Висота конструкції
h = 700мм
· Діаметр шпангоутів
D 1 = 700мм
D 2 = 400мм
· Перетин стрижня прямокутне
a = 0,20 мм
b = 0,36 мм
· Схема армування
+80/0/0 / 0/0/-80
· Товщина шару:
δ а = 0,18 мм
δ b = 0.2мм
II. Теоретична частина
Модель конструкції
Дана конструкція складається з двох кільцевих шпангоутів і симетрично розташованих стрижневих елементів ферми. Стрижні у вузлах з'єднані шарнірами. Навантаження прикладена в центрі меншого шпангоута і розподілена по шести точках з'єднання стрижнів.
Стрижень ферми являє собою шаруватий композиційний матеріал, армований прямими волокнами. Верхній і нижній шари - це вуглепластик КМУ-4л (наповнювач Лу-П-0, 1; сполучна ЕНФБ). Середні верстви - це вуглепластик на основі препреги К (наповнювач Кулон-П; сполучна ЕНФБ). Верхній шар намотаний під кутом плюс 80 0 у напрямку до навантаження, далі чотири шари - під кутом 0 0, і останній шар намотаний під кутом мінус 80 0.
Вимоги пред'являються до вихідних матеріалів:
· Низька щільність
· Висока питома міцність
· Висока питома жорсткість
По поєднання міцності та модуля пружності армовані ПКМ з односпрямованої орієнтацією волокон істотно перевершують всі сучасні металеві конструкційні матеріали. Ці переваги виявляються тим більш значними, якщо взяти до уваги низьку щільність ПКМ (1300.2000 кг / м 3). Основною особливістю армованих пластиків є яскраво виражена анізотропія їх механічних властивостей, що визначається орієнтацією волокон в матриці в одному або декількох напрямках. Вибір орієнтації обумовлюється розподілом напружень в елементах конструкцій. Це дає можливість оптимізувати структуру матеріалу за ваговими характеристиками, що дозволяє створювати конструкції з мінімізованої матеріаломісткістю [4].
Вуглецеві волокна знайшли широке застосування в конструкціях, які повинні мати обмежений вагу. Серед всіх армованих пластмас вуглепластики володіють найбільш високими стійкістю до втомним випробувань і довговічністю. Вуглепластики погано пропускають рентгенівські промені. Вони мають дуже низький коефіцієнт лінійного розширення і виявляються найбільш підходящими для конструювання космічних апаратів, що піддаються значних перепадів температур між сонячної та тіньової сторонами [8].
Шарувата структура армованих пластиків дає можливість у широкому діапазоні варіювати механічні властивості цих матеріалів.
III. Розрахункова частина
1. Розрахунок пружних характеристик шаруватого композиту (стержня) за заданим пружним характеристикам шару.
Закон Гука встановлює функціональну залежність між напруженнями і деформаціями. Напруження і деформації є фізичними величинами, які можна класифікувати як тензори другого рангу.
де σ ij - тензор напружень
C ijmn - Тензор пружності
ε ij - Тензор деформацій.
Для ортотропного шару, навантаженого в площині армування 1-2 і для випадку плоского напружено-деформованого стану закон деформування виглядає наступним чином:
де
Складемо матрицю Q 1 для шарів під кутом 0 0
Складемо матрицю Q 2 для верхнього нижнього шарів
Наведені залежності ставляться до окремого випадку, коли осі навантаження x і y збігаються з осями пружної симетрії ортотропного матеріалу 1 і 2. У загальному випадку ці осі не збігаються, і рівняння стану окремих шарів повинні бути трансформовані в довільних осях за наступною схемою:
Матриця трансформації має наступний вигляд:
де m = cos (α) і n = sin (α)
матриця тансформаціі для α = 0
Матриця трансформації для α = 80
Матриця трансформації для α = -80
Використовуючи залежності (2), (4) і (5), рівняння стану шару довільній осях x і y можна записати в наступному вигляді:
Введемо наступні позначення
де Θ j - відносна товщина шару
Закон деформування для пакета шарів:
де
Отримуємо вирази технічних деформативних характеристик шаруватих матеріалів через пружні характеристики <A mn>, а відтак, через відповідні характеристики окремих шарів:
2. Розрахунок сил в елементах ферми
Ферма наружается осьової F 1 і поперечної F 2 силами. Зусилля в окремому стрижні від осьової сили
При обчисленні зусиль в стержні від поперечної сили F 2 вважаємо, що навантаження сприймають тільки ті стрижневі трикутники (рис.2.), Площина яких паралельна площині дії сили F 2.
Тоді зусилля в окремому стрижні
де
Припустимо, що зусилля від F 1 і F 2 складаються в одному стрижні по максимуму
незалежно від напрямку їх дії:
Знайдемо напругу:
3. Визначення критичного навантаження стержня
Втрата стійкості первісної форми рівноваги елементів конструкцій може виявитися причиною вичерпання їх несучої здатності і в процесі експлуатації неприпустима. Положення рівноваги може бути стійким, байдужим (нейтральним) і нестійким.
При центральному стиску стрижня з прямолінійною віссю, з фіксованою лінією дії сили характерні наступні ситуації:
a) Якщо Р <P кр, то при знятті малих поперечних збурень поздовжня вісь стрижня прагне повернутися до вихідного прямолінійним стану рівноваги.
b) При Р = Р кр можливо безліч форм рівноваги - прямолінійна і близькі до неї мало деформовані, що відповідає байдужому стану рівноваги. При цьому вихідна прямолінійна форма рівноваги стрижня перестає бути стійкою. Навантаження Р = Р кр, при якій прямолінійна форма рівноваги перестає бути стійкою, називається критичною.
c) При Р> Pкр прямолінійне положення осі стрижня статично можливо, але нестійкий.
Для визначення критичної сили для стиснутого стержня при різних умовах закріплення (різних граничних умовах) скористаємося формулою Ейлера:
де μ - коефіцієнт приведеної довжини, що показує у скільки разів треба змінити довжину шарнірно опертого стрижня, щоб критична сила для нього дорівнювала критичної силі для стержня довжиною l при розглянутих граничних умовах.
Для шарнірно опертого стрижня μ = 1.
Знайдемо довжину стрижнів
де R - радіус верхнього шпангоута
r - радіус нижнього шпангоута
h - Висота конструкції
n - кількість вузлів.
Знайдемо момент інерції перерізу стержня:
Підставимо знайдені значення у формулу Ейлера (3.1) і отримаємо критичну силу
Знайдемо критичні напруги:
4. Визначення коефіцієнта запасу міцності. Визначення маси
Знайдемо коефіцієнт запасу міцності
Знайдемо масу ферми без урахування розпірних шпангоутів
де
Підставимо (4.3) в (4.2)
5. Полегшення конструкції
Для полегшення конструкції змінимо розмір перетину і схему армування стрижнів.
· Перетин - тонкостінний квадрат зі стороною 20мм
· Схема армування - 45/0/0/-45
Використовуючи формули (1.3), (1.6), (1.8), (1.10), (1.11) знайдемо пружні характеристики для чотиришарового пакета.
Знайдемо момент інерції:
Підставимо знайдені значення у формулу Ейлера (3.1) і отримаємо критичну силу
Знайдемо критичні напруги по формулі (3.4)
Знайдемо напругу в стержні від прикладеної сили за формулою (2.5)
Знайдемо коефіцієнт запасу міцності по формулі (4.1)
Знайдемо масу за формулою (4.4)
Висновок
У даному курсовому проекті було проведено перевірочний розрахунок ферменной-стрижневий конструкції. При заданому перерізі стержня, конструкція може витримувати порівняно великі осьові навантаження. Але при заданих поперечної і поздовжньої силах можна зменшити міцнісні характеристики, тому що коефіцієнт запасу міцності вийшов занадто великий.
Змінивши форму перетину, розміри перерізу і схему армування, вдалося знизити масу ферми більш ніж в 3 рази. Причому міцнісні характеристики залишилися досить високими.
Список літератури
1. Ануров В.І. «Довідник конструктора-машинобудівника», том1, 2003р
2. Балабух Л.І., Алфутов Н.А., Усюкін В.І. «Будівельна механіка ракет», 1984р
3. Ганенко А.П. «Оформлення текстових і графічних матеріалів при підготовці дипломних поектов, курсових і письмових робіт», 2002р
4. Зеленський Е.С. «Армовані пластики - сучасні конструкційні матеріали», 2001р
5. Лізин В.Т., В.А. Пяткін В.А. «Проектування тонкостінних конструкцій», 2003р
6. Окопний Ю.А., Радін В.П., ЧірковВ.П. «Механіка матеріалів і конструкцій», 2002р
7. Скудра А.М., Булава Ф.Я. «Структурна механіка армованих пластиків»
8. Симамура С. «Вуглецеві волокна», переклад з японської, 1987р
9. довідник композиційні матеріали, / під редакцією Карпінос Д.М., 1985р
Додаток 1
Додаток 2
Знайдемо масу ферми без урахування розпірних шпангоутів
де
Підставимо (4.3) в (4.2)
5. Полегшення конструкції
Для полегшення конструкції змінимо розмір перетину і схему армування стрижнів.
· Перетин - тонкостінний квадрат зі стороною 20мм
· Схема армування - 45/0/0/-45
Використовуючи формули (1.3), (1.6), (1.8), (1.10), (1.11) знайдемо пружні характеристики для чотиришарового пакета.
Знайдемо момент інерції:
Підставимо знайдені значення у формулу Ейлера (3.1) і отримаємо критичну силу
Знайдемо критичні напруги по формулі (3.4)
Знайдемо напругу в стержні від прикладеної сили за формулою (2.5)
Знайдемо коефіцієнт запасу міцності по формулі (4.1)
Знайдемо масу за формулою (4.4)
Висновок
У даному курсовому проекті було проведено перевірочний розрахунок ферменной-стрижневий конструкції. При заданому перерізі стержня, конструкція може витримувати порівняно великі осьові навантаження. Але при заданих поперечної і поздовжньої силах можна зменшити міцнісні характеристики, тому що коефіцієнт запасу міцності вийшов занадто великий.
Змінивши форму перетину, розміри перерізу і схему армування, вдалося знизити масу ферми більш ніж в 3 рази. Причому міцнісні характеристики залишилися досить високими.
Список літератури
1. Ануров В.І. «Довідник конструктора-машинобудівника», том1, 2003р
2. Балабух Л.І., Алфутов Н.А., Усюкін В.І. «Будівельна механіка ракет», 1984р
3. Ганенко А.П. «Оформлення текстових і графічних матеріалів при підготовці дипломних поектов, курсових і письмових робіт», 2002р
4. Зеленський Е.С. «Армовані пластики - сучасні конструкційні матеріали», 2001р
5. Лізин В.Т., В.А. Пяткін В.А. «Проектування тонкостінних конструкцій», 2003р
6. Окопний Ю.А., Радін В.П., ЧірковВ.П. «Механіка матеріалів і конструкцій», 2002р
7. Скудра А.М., Булава Ф.Я. «Структурна механіка армованих пластиків»
8. Симамура С. «Вуглецеві волокна», переклад з японської, 1987р
9. довідник композиційні матеріали, / під редакцією Карпінос Д.М., 1985р
Додаток 1
Додаток 2