Ce încărcare se numește dinamic?
Efectul aplicării unei sarcini depinde într-o mare măsură de rata schimbării sale în timp. În acest sens, este obișnuit să se facă distincția între sarcini statice și dinamice.
Încărcarea constantă sau foarte lentă variază în funcție de timp, când vitezele și accelerațiile schimbărilor de sarcină pot fi neglijate, se numește statică. Calculul rezistenței și rigidității la încărcarea statică a fost studiat în secțiunile anterioare ale disciplinei "Rezistența materialelor".
Sarcina, schimbând rapid în timp, se numește dinamică.
Principalele tipuri de încărcare dinamică includ: acțiunea de încărcare inerțială (cu mișcare uniformă accelerată), acțiunea vibrațională a sarcinii (cu mișcări oscilante), acțiunea de șoc a încărcăturii.
Este clar că schimbarea tensiunii din acțiunea încărcării dinamice este mai puternică decât cea din sarcina statică corespunzătoare. Un exemplu simplu. Comparați cele două stări ale unui cadru submotor cu motorul mașinii montat pe acesta: atunci când motorul este oprit și când acesta este pornit. Evident, în al doilea caz, forțele, tensiunile și deformările care apar în materialul cadru vor fi mult mai mari decât în primul.
Cum se calculează forța și rigiditatea unei structuri care are o acțiune de încărcare dinamică?
Indiferent de forma de încărcare dinamică a designului, abordarea calculării rezistenței și rigidității în acest caz este aceeași:
· Acest tip de încărcare dinamică este înlocuit cu staticul corespunzător (se aplică în același punct, în aceeași direcție, dar static) și se efectuează un calcul static pentru rezistență și rigiditate.
· Având în vedere forma de încărcare dinamică și folosind legile corespunzătoare ale fizicii și teoria mecanicii, determinarea coeficientului dinamic - un număr care indică de câte ori valoarea unui factor dinamic (forță, presiune sau deplasare) mai mare decât valoarea statică corespunzătoare acestui factor.
· Notați condiția de rezistență și rigiditate, luând în considerare calculul static și factorul dinamic găsit:
unde este coeficientul de dinamism. Tensiuni maxime statice și dinamice. - mișcări maxime statice și dinamice.
Condiția de rezistență și rigiditatea sunt rezolvate în conformitate cu sarcina.
În acest subiect, considerăm lucrarea elementelor structurilor elastice în condiții de oscilații forțate. Foarte des, pe structură sunt instalate diverse tipuri de centrale electrice care, în starea de pornire, realizează mișcări oscilatorii care sunt transmise întregii structuri. Calcularea rezistenței acestor structuri se realizează în conformitate cu algoritmul descris mai sus, ținând cont de mișcarea vibrațională. Teoria oscilațiilor este studiată în secțiunea corespunzătoare a disciplinei "Fizica". Ce trebuie să știm din teoria oscilațiilor?
Care este numărul de grade de libertate ale unui sistem elastic?
Primul lucru important de știut când studiem mișcările vibraționale ale sistemelor elastice este numărul de grade de libertate. și anume numărul de variabile independente necesare și suficiente pentru a descrie în orice moment starea sistemului. Pur și simplu, numărul de grade de libertate este egal cu numărul de mase concentrate situate pe un sistem elastic greutate.
În cadrul cursului "Rezistența materialelor" sunt luate în considerare numai sistemele elastice elementare cu un grad de libertate (cu o masă concentrată).
Cum se deosebesc oscilațiile mecanice din motive care le provoacă?
Există următoarele tipuri de oscilații:
1. gratuite (proprii) - fluctuațiile care decurg din sistemul de deviere primar din poziția de echilibru, și loc numai sub influența forțelor elastice ale sistemului (de exemplu, vibrații, transport suspendate pe un arc).
2. Oscilații forțate care se produc sub influența forțelor externe care se schimbă periodic (de exemplu, vibrațiile unui cadru submotor cu motorul în funcțiune).
3. Parametri - oscilații, în timpul cărora parametrii sistemului se schimbă periodic (de exemplu, atunci când o roată neechilibrată a autovehiculului se rotește, când tija rămâne sub influența unei sarcini pulsatorii).
4. Oscilații - oscilații excitate de forțele externe, natura cărora este determinată de procesul vibrațional însuși (de exemplu, vibrațiile corpurilor deformate într-un flux fluid sau gaze - flutter).
Din punct de vedere al puterii, cele mai interesante sunt oscilațiile forțate, în care acțiunea forțelor care se schimbă periodic duce la apariția unor solicitări variabile periodic.
Cum diferă oscilațiile mecanice în ceea ce privește tipul de deformare care apare în sistemul elastic în timpul procesului de oscilație?
Vibrațiile sunt de asemenea clasificate după tipul de deformare. Astfel, pentru tije se disting oscilațiile longitudinale (compresiune tensiune), transversală (îndoire) și torsiune (torsiune).
Cum se determină coeficientul de dinamism pentru oscilațiile forțate ale unui sistem elastic cu un grad de libertate?
Pentru oscilațiile forțate, coeficientul dinamic este denumit de obicei coeficientul de amplificare a oscilațiilor și este notat.
Coeficientul de dinamism (coeficientul de amplificare a oscilațiilor) pentru oscilațiile forțate ale sistemelor elastice cu un grad de libertate fără a lua în considerare forțele de tracțiune este egal cu:
unde - frecvența oscilațiilor forțate, este determinată de parametrii funcționării centralei electrice; - frecvența oscilațiilor naturale ale sistemului elastic este determinată de formula:
Aici - masa sarcinii oscilante (de exemplu, motorul), - conformitatea sistemului elastic, este deplasarea statică a unității la care se aplică forța de greutate a sarcinii, în direcția mișcării oscilatorii. Această deplasare unică este determinată de metoda Mor.
Care este fenomenul de rezonanță?
Dacă frecvența forței motrice se apropie de valoarea frecvenței oscilațiilor naturale. apoi, conform (7.1), coeficientul dinamic. Amplitudinea oscilațiilor crește brusc, la fel și amplitudinea schimbării de tensiune, ceea ce duce la distrugerea structurii. Acest fenomen se numește rezonanță.
Algoritmul pentru calculul forței pentru vibrațiile forțate ale sistemelor elastice cu un grad de libertate
1. Soluția problemei statice.
• Înlocuim forța perturbativă dinamică cu o valoare statică egală cu cea a amplitudinii.
· Construim diagrama WSF din acțiune în funcție de tipul de deformare și determinăm poziția secțiunii periculoase.
• Găsiți tensiunea maximă statică.
2. Determinarea coeficientului de dinamism (coeficient de amplificare a oscilațiilor).
Gasim conformitatea sistemului elastic cu metoda Mor.
Calculăm frecvența oscilațiilor naturale prin formula (7.2).
Determinați frecvența oscilațiilor forțate. pe baza condițiilor de funcționare ale centralei electrice.
· Calculați coeficientul de dinamism (coeficient de amplificare a oscilațiilor) cu formula (7.1).
3. Înregistrați starea forței.
· Dacă greutatea masei oscilante nu participă la mișcarea vibrațională, adică este perpendiculară pe direcția mișcării, condiția de rezistență este:
Dacă direcția gravitației masei oscilante coincide cu direcția mișcării vibraționale, atunci această forță statică participă de asemenea la încărcarea sistemului elastic, dar nu este amplificată de coeficientul dinamic. În acest caz, designul prezintă o încărcare combinată - atât statică, cât și dinamică. Apoi, în conformitate cu principiul independenței acțiunii forțelor, stresul maxim care apare în construcție este:
Luând în considerare (7.3), obținem expresia finală pentru condiția de rezistență:
4. Soluția condiției de rezistență în conformitate cu problema specificată.
· Valorile găsite ale parametrilor sunt înlocuite în condiția de rezistență (7.3) sau (7.4), care este rezolvată în funcție de sarcina în mână, adică fie un calcul de verificare, fie un calcul de proiectare sau un calcul al capacității de transport.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: