Теоретичні основи розрахунку циліндричних частин котлів вагонів-цистерн з використанням середовища MathCAD
DOI:
https://doi.org/10.32703/2617-9059-2024-43-5Ключові слова:
котел, циліндрична частина, оболонка, метод розрахункових перетинів, еквівалентні напруження, алгоритмАнотація
Стаття присвячена питанням чисельного розрахунку циліндричної частини котла вагон-цистерни, яка представлена у вигляді одношарової оболонки, дослідженню її напружено-деформованого стану з використанням положень напівбезмоментної теорії оболонок. У ряді випадків в дійсних умовах експлуатації котла вагон-цистерни при виникненні зношень основного металу під дією впливу корозійних явищ, що виникають під час взаємодії агресивного середовища та резервуара при зберіганні і транспортуванні, виникає необхідність оцінки напружено-деформованого стану та пошук найбільш небезпечних ділянок. Авторами даної статті запропоновано алгоритм розрахунку, за яким можна визначати напружений стан циліндричної оболонки конструкції з урахуванням зменшення товщини металу при появі корозії за методом розрахункових перетинів в програмному середовищі MathCAD. Побудована математична модель дозволяє визначати: величини поздовжніх і поперечних переміщень гнучкої однорідної оболонки постійної жорсткості при діючому комбінованому навантаженні; величини нормальних сил, згинальних моментів та еквівалентних напружень у відповідності до прийнятої розрахункової схеми циліндричної частини котла. Простота реалізації запропонованого чисельного алгоритму надає змогу використовувати його в інженерній практиці, наприклад, під час проведення технічних оглядів та прийнятті рішення щодо подальшої безпечної експлуатації котлів вагонів-цистерн за скоригованою методикою на ранніх етапах дослідження.
Посилання
Schöllhammer, D., & Fries, T. P. (2018). Kirchhoff–Love shell theory based on tangential differential calculus. Computational Mechanics, 64(1), 113–131. https://doi.org/10.1007/s00466-018-1659-5.
Wang, Q., Shao, D., & Qin, B. (2018). A simple first-order shear deformation shell theory for vibration analysis of composite laminated open cylindrical shells with general boundary conditions. Composite Structures, 184, 211–232. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.09.070.
Okhovat, R., & Boström, A. (2018). Dynamic equations for an orthotropic cylindrical shell. Composite Structures, 184, 1197–1203. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.10.034.
Chowdhury, S. R., Roy, P., Roy, D., & Reddy, J. N. (2016). A peridynamic theory for linear elastic shells. International Journal of Solids and Structures, 84, 110–132. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2016.01.019.
Duong, T. X., Khiêm, V. N., Itskov, M., & Sauer, R. A. (2022). A general theory for anisotropic Kirchhoff–Love shells with in-plane bending of embedded fibers. Mathematics and Mechanics of Solids, 108128652211044. https://doi.org/10.1177/10812865221104427.
Shcherbyna, Y. V., & Tereschuk, A. O. (2023). Determination of fatigue strength tank car boiler with expired term ofservice and accounting for corrosive wear. Scientific news of Dahl university. https://doi.org/10.33216/2222-3428-2023-25-10.
Vahony vantazhni. Zahalni vymohy do rozrakhunkiv ta proektuvannia novykh i modernizovanykh vahoniv kolii 1520 mm (nesamokhidnykh) (Freight cars. General requirements for calculations and design of new and modernized wagons of 1520 mm gauge (non-self-propelled)) (DSTU 7598:2014). (2014). UkrNDNTs. [In Ukrainian].
Vahony vantazhni. Vymohy do mitsnosti ta dynamichnykh yakostei (Freight cars. Requirements for strength and dynamic qualities) (DSTU GOST 33211:2017). (2017). UkrNDNTs. [In Ukrainian].
Makarenko, V. D., Taraborkin, L. A., Lukach, V. S., Vasyliuk, V. I., & Kozachenko, N. V. (2015). Rozrakhunkova model koroziinoho poshkodzhennia stalevykh zaliznychnykh tsystern [Calculation model of corrosion damage of steel railway tanks]. Friction and wear problems, (4 (69)), 82–87. [In Ukrainian].
Zhang,C. (2015). Further Discussion on the Calculation of Fourier Series. Applied Mathematics, 06(03), 594–598. https://doi.org/10.4236/am.2015.63054.
Stoiev, P. I., Lytovchenko, S. V., Hirka, I. O., & Hrytsyna, V. T. (2019). Khimichna koroziia ta zakhyst metaliv [Chemical corrosion and protection of metals]. KhNU imeni V. N. Karazina. [In Ukrainian].
Mott, R., & Untener, J. (2021). Applied Strength of Materials. CRC Press.
Bansal, R. (2018). Engineering Mechanics and Strength of Materials. Laxmi Publications.
Gajewski, R. (2020). Engineering Calculations and Their Programming PTC® MathCAD Prime® 3.0. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
Gajewski, R., & Jaczewski, М. (2014). PTC Mathcad Prime 3.0 obliczenia i programowanie. Wydawnictwo Naukowe PWN.
Doane, J. (2015). Machine analysis with computer applications for mechanical engineers. John Wiley & Sons Ltd.
Kundrat, A. M., & Kundrat, M. M. (2014). Naukovo-tekhnichni obchyslennia zasobamy MathCAD ta MS Excel [Scientific and technical calculations using MathCAD and MS Excel]. NUVHP. [In Ukrainian].
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Ліцензійні умови: Це стаття з відкритим доступом, поширювана за умовами Ліцензії Creative Commons Attribution License, яка дозволяє необмежено використовувати, розповсюджувати та відтворювати на будь-якому носії за умови представлення автора та джерела оригіналу.
