Строительная механика

1.

Строительная механика
Ломакин В.В.

2.

Строительная механика
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Основная литература
С.И. Тимофеев, А.С.Тимофеев. Строительная механика стартовых и технических
комплексов. Учебное пособие. Ростов: Издательство Ростовского военного
института ракетных войск, 2010. -567.
Строительная механика. Компьютерные технологии и моделирование: Учебник /
В.А.Баженов, А.В. Перельмутер, О.В.Шишов / Под общей ред. В.А.Баженова. –М.:
Издательство СКАД СОФТ, Издательский дом АСВ, 2014. -911 с.: ил.
Константинов И.А., Лалин В.В., Лалина И.И. Строительная механика: учебник. –М.:
Проспект, 2015. – 432 с.
В.А.Светлицкий. Строительная механика машин. Механика стержней. В 2 томах.
Том 1. Статика. М: Физматлит, 2009. -408 с.
Феодосьев В. И. Сопротивление материалов : учебник для вузов - 15-е изд., испр. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010. - 590 с. : ил. - (Механика в техническом
университете : в 8 т. ; т. 2).
В.С.Абакумов,
В.А.Зверев,
В.В.Ломакин,
Н.В.Люкевич,
А.В.Ульяненков.
Строительная механика несущих конструкций и механизмов стартового
оборудования: Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу
«Строительная механика установок». –М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2007. -23
с.: ил.

3.

Строительная механика
1.
2.
3.
4.
1.
2.
Дополнительная учебная литература
Ржаницин А.Р. Строительная механика. М:Высшая школа, 1991.
Смирнов А.Ф. и др. Строительная механика. М:Стройиздат, 1984
Тимошенко С.П., Гульдер Д. Теория упругости. М:Наука, 1975
Маликов В.Г., Комисарик С.Ф., Коротков А.М. Наземное оборудование ракет. -М:
Воениздат, 1971. -304 с.
Кафедральные издания и методические материалы
Наборы электронных презентаций
Образцы выполнения домашних работ

4.

Мосты
Мост Golden Gate

5.

Арочные мосты

6.

Арочные мосты

7.

Башни

8.

Агрегаты НОРК

9.

Стержневые конструкции

10.

Ферменные конструкции

11.

Ферменные конструкции

12.

Фермы Бетанкура. Манеж

13.

Листовые
конструкции с
подкреплением
Мобильная башня обслуживания
РКН «Энергия»

14.

Расчетные схемы
Расчетная схема основания КЗМ (СМ-575)

15.

Расчетные схемы
Модель НС
Система
ОФ+НС+Сектор+Основание
Z
Модель ОФ
Модель Сектора
Y
X
X
Z
X

16.

Расчетные схемы
Блоки системы
РК «Рокот»
Система в сборе
X
X
Z
Y
Z
Y

17.

Расчетные схемы
Модель МБР в шахте (МКЭ)
Модель МБР в шахте
X
Y
Вариант
модернизации МБР

18.

Суперэлементы различных систем
Варианты расчетных схем для РКН
X
X
X
X
X
X
Y
Y
Z
Блоки РКН в сборе
Y
Y
Z
Динамическая модель
в сборе
Блоки ТПК в сборе
Z
Y
Z
Модель РКН
Блоки ТПК в сборе
Y
Z
Динамическая модель
в сборе

19.

Суперэлементы различных систем
РКН «Воздушный старт» (поисковый вариант)
Блоки системы
Динамическая модель системы
Y
Z
Z
X
X

20.

Суперэлементы различных систем
Y
Z
X
Z
X

21.

Результаты расчетов по одному из вариантов
проекта «Воздушный старт»
Перемещения. Система 999
Усилия в бугелях. Система 999
3,000e+5
7,000e+1
2,000e+5
6,000e+1
1,000e+5
5,000e+1
Ускорения. Система 999
3,000e+0
Y
0,000e+0
-3,000e+0
4,000e+1
-6,000e+0
3,000e+1
-2,000e+5
2,000e+1
-3,000e+5
1,000e+1
q", м/с2
P, Н
q, м
0,000e+0
-1,000e+5
-9,000e+0
-1,200e+1
-1,500e+1
-1,800e+1
0,000e+0
-4,000e+5
-2,100e+1
0
0,4
0,8
1,2
1,6
2
2,4
2,8
0
0,4
0,8
1,2
1,6
t, c
t, c
Бугель 1
Бугель 2
Бугель 3
Бугель 4
Бугель 5
Бугель 6
2
2,4
2,8
3,2
0
Бугель 7
Бугель 8
Бугель 9
0,4
0,8
1,2
1,6
t, c
Узел 80 н.1
Бугель 10
Рис.
Рис.
2
2,4
2,8
3,2
Узел 82 н.2
Рис.
Z
Z
Z
Z
X
X
X

22.

Перемещения элементов РН и ПУ при нештатном
пуске
X
Z
Z

23.

Фрагмент модели трансбордера монорельсовой
дороги с составом

24.

Строительная механика
установок
Строительная механика как
наука

25.

Используемая литература:
Феодосьев В.И. “Десять лекцийбесед о сопротивлении
материалов”;
Ред. Дарков А.В. “Строительная
механика”;
Электронный курс “Строительная
механика установок”.

26.

Определение Строительной
механики:
Строительная
механика
(СМУ)
является наукой, разрабатывающей
теорию расчёта силовых (несущих)
конструкций различного назначения
на
прочность,
жёсткость
и
устойчивость.

27.

Объектами анализа в
строительной механике
установок являются:
Пусковые установки;
Транспортно-установочные
агрегаты;
Башни (мачты) обслуживания и т.д.

28.

Этапы расчетного анализа
конструкции:
Идеализация объекта;
Анализ расчетной схемы;
Заключение о работоспособности
конструкции.

29.

Определение расчетной
схемы:
Расчетная схема - это реальная
конструкция, освобожденная от
несущественных особенностей.

30.

Выбор расчетной зависит от
многих факторов. А именно:
Ответственности конструкции;
Напряженности узла конструкции;
Выполнения ограничений по весу или
габаритам;
Достоверности исходных данных;
Сроков проведения расчетного анализа;
Квалификации и опыта специалиста;
Возможности ВТ и т.д.

31.

Общепринятые приемы
схематизации:
Свойства материала;
Нагрузки;
Геометрической формы.

32.

Основные допущения при
схематизации свойств материала:
Сплошность;
Однородность;
Харатеристика упруго-пластических
свойств (упругая / упругопластическая /жестко-пластическая;
Зависимость свойств от
направления
(изотропная / анизотропная).

33.

Основные упрощения при
схематизации внешних сил:
Сосредоточенная / распределенная;
Статическая / динамическая;
Расчетные случаи (рабочие /
предельные).

34.

Виды схематизации
геометрической формы:
Брус;
Оболочка;
Тонкостенный стержень.

35.

Отраслевая методика оценки
прочности несущей конструкции
Статическая прочность конструкции при
работе в упругой области должна
обеспечиваться выполнением следующего
условия:
k сп Т
мах
n СП

36.

Принятые обозначения:
м ах - расчетное нормальное или эквивалентное
напряжение в элементе конструкции;
– допускаемое нормальное напряжение в элементе
конструкции;
Т - предел текучести материала при растяжении
(сжатии);
k сп
n СП – коэффициент изменения предела текучести
материала;
– суммарный минимально-допустимый коэффициент
запаса статической прочности.

37.

Через коэффициент запаса
условие прочности будет таким:
Т
n
[ nСП ]
n
К СП
n n

38.

Значения коэффициента Ксп
может быть следующим:
Ксп = 1.0 при работе элемента на
растяжение, сжатие и при сложном НДС и
расчете эквивалентного напряжения;
Ксп = 1.1 при чистом изгибе.

39.

Коэффициент [nсп]
определяется по формуле:
[nСП] =
где
n0 n1 n2 n3 ,
n
- коэффициент неучтенных факторов. Он
может принимать следующие значения:
0
n0 =1.1 – при проектировании агрегатов;
n0=1.05 – при изменении условий эксплуатации
проектировании агрегатов.

40.

n1 - коэффициент
учитывающий вид
расчетного сочетания нагрузок.
Он может принимать следующие значения:
n1 =1.15 – при рабочем сочетании нагрузок;
n1=1.0 – при предельном сочетании нагрузок.

41.

n
- коэффициент дополнительного
запаса к разрушающей нагрузке
2
Он зависит от отношения Т
В
Для сталей значения n2 приведены в таблице.
Т
В
n2
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.02
1.05
1.10
1.20
1.30

42.

n3 – коэффициент, учитывающий характер
контроля механических свойств материала
Он может принимать значения:
n3 =1.0 – при должном контроле механических
свойств;
n3 =1.2 – при контроле механических свойств
только по твердости детали.
В нашей отрасли, как правило, контроль
механических свойств проводится должным
образом.

43.

Строительная механика
установок
Реальная конструкция и
расчетная схема

44.

В строительной механике
различают следующие понятия:
реальная силовая конструкция;
расчетная схема конструкции или её
физическая модель;
математическая модель конструкции
или система уравнений,
описывающих физическую модель.

45.

Заданная форма стрелы

46.

Пространственная ферма
K
I
D
L
Y
Z
H
C
X
o
E
B
M
N
F
G
A

47.

Виды фермы
Раскосная ферма
Пояса
Стойки
E
H
F
Раскосы
D
A
C
B
Полураскосные фермы
M
Пояса
Стойки
L
F
Раскосы
K
E
M
F
G
A
L
H
E
N
B
D
K
D
I
C
G
H
I
A
B
C

48.

Узел В трубчатой формы
Стойка
Пояс нижней
грани
Сварной шов
Косынка
Пояс нижней
грани

49.

Вид на узел N сверху

50.

Вид на узел N вдоль продольной оси
фермы
Раскос диафрагмы
Ось гидродомкрата
Узел крепления стержней
фермы и оси домкрата
Раскос нижней
грани фермы
Раскос нижней
грани фермы
Корпус крепления оси
гидро домкрата к ферме
Гидродомкрат
Направление оси
гидро домкрата при
положении стрелы в
вертикальном состоянии

51.

Вид на узел N в поперечной
плоскости
Раскос
диафрагмы
Корпус крепления
оси
гидро домкрата к
ферме
Ось гидродомкра та
Гидродомкрат
Стойка нижних граней
фермы

52.

Пространственная рама
K
D
I
Пояс рамы
L
H
Y
Z
X
o
C
стойка
E
B
стойка
N
M
F
G
A
Пояс рамы
Пояс рамы
Раскос узла
крепления
гидрдомкрата

53.

Виды рамы стрелы
Вид сбоку
F
Пояса
Стойки
E
H
Узлы рамы
A
L
C
E
Вид сверху
M
D
Пояса
Стойки
B
L
Раскосы
K
H N B
F
E
D

54.

Узел Е в поперечном сечении
рамы
Подкрепляющая косынка стыка
пояса и поперечной стойки
Сечение
поперечной
стойки, двутавр
Раскос диафрагмы, труба
Косынка крепления
раскоса диафрагмы.
Сечение пояса,
двутавр
Ребро
подкрепления
Вертикальная
стойка, двутавр

55.

Пространственная листовая
конструкция
K
I
D
L
Y
H
C
X
Z
o
E
B
M
G
N
A
F

56.

Элементы листовой
конструкции
Вид на листовую конструкцию стрелы сбоку
D
E
H
F
A
C
B
Вид на узел Е в плоскости диафрагмы
Горизонтальнаяс тойка
Лист диафрагмы
Подкрепляющий
подкос диафрагмы
Сечение пояса
Подкрепляющая
стойка
Лист вертикальой
панели с трелы

57.

Плоская расчетная схема
P1
Y
X
0
P2

58.

Распределение напряжений в
треугольной пластине
Y
x
X
0
y
xy

59.

Конструктивная схема КЗМ
М ачта верхняя
Поворотная
часть
Опорные тумбы
основания

60.

Расчетная схема КЗМ
X

61.

Расчетная схема местной
прочности
конструкции КЗМ

62.

Карта напряжений в узле КЗМ

63.

Сочленение труб фермы КЗМ

64.

Сочленение труб фермы КЗМ

65.

Сварной шов труб

66.

Напряжения в сочленении
труб

67.

Дискретизация распределенной
нагрузки
Процент погрешности
p
B
А
MA
RA
RB
P
l n
l
n
RA
RB
1
9,4
2
2
3
3
43
B
43
43
43
2,3
4
12,8
0,096
1,9
5,6
0,08
1,1
3,2
B 16,7
MA
49,5

68.

Трёхгранная ферма и её
балочный эквивалент
А
A
c
b
d
z
N
Y
F1
y
P
А
a
A
e
N
X
c
O
a
B
P
b
F2
C

69.

Фрагмент контейнера
Торцевой шпангоут
Оболочка
А
Стрингер направляющая
Шпангоут
По А

70.

Расчетная схема фрагмента
контейнера
Стрингер направляющая
Y
0
X
Узел в виде
жёстко го тела
Z
Рама из призматических стержней,
представляющая шпангоут
КЭ в виде
прямоугольной
пластины

71.

Строительная механика
установок
Кинематический анализ
конструкций

72.

С кинематической точки зрения
несущие конструкции делятся:
Геометрически неизменяемые
системы;
Геометрически изменяемые
системы;
Мгновенно изменяемые системы.

73.

Определение геометрически
неизменяемой системы
Геометрически
неизменяемой
называется система, состоящая из узлов
и соединяющих их упругих элементов
(призматических стержней, пластин и
т.д.), которая под нагрузкой имеет
весьма малое изменение своей формы,
обусловленное
исключительно
деформацией материала.

74.

Узлы плоской модели
Точка.
Y
Имеет
x
Имеет 3 степени
свободы.
2 степени свободы.
y
y
0
Диск
Y
X
0
x
X

75.

Узлы пространственной
модели
Точка
Имеет 3 степени
свободы
Y
y
0
Z
x
X
Жесткое тело
имеет 6 степеней
свободы
Y
y
0
z
Z
x
z
X

76.

Простейшая геометрически
неизменяемая система

77.

Простейшая геометрически
изменяемая система

78.

Задача синтеза конструкций
№1

79.

Кинематические степени
свободы составляющих
элементов

80.

Число кинематических степеней
свободы системы равно: