Введение к работе
Актуальность темы. Механические системы, расчет колебаний которых составляет содержание многих практических задач, являются большей частью сложными стержневыми системами. В различных областях современной техники приходится решать задачи нестационарных колебаний стержневых систем при соударении с препятствием (ковочные и штамповочные молоты, клепальные автоматы, станки ударного действия для отделения отливок от блока, гидромолоты, различные виды ударных и отбойных молотков, устройства забивки свай, посадочные и стыковочные устройства, приборные рамы, противодействующие ударным нагрузкам, десаптно-транспортное оборудование и др.).
В настоящей работе используется модификация метода конечных эле- у ментов, основанная на точном интегрировании дифференциального уравнения для конечного элемента. Несмотря на перспективность такого подхода, на сегодняшний день отсутствуют рекомендация по его использованию для расчета нестационарных колебаний сложных стержневых систем, соударяющихся с препятствием. В качестве примера колебаний сложной стержневой системы с распределенными параметрами приводится задача динамики ковочного молота. Основные положения диссертации опираются на известные работы А. А. Белоуса, ИМ. Рабиновича, Крылова А. Н., Розина Л.А., Сорокина Е.С., Санкина ЮН. и др.
Во многих случаях изучение колебаний сложных стержневых систем с бесконечным числом степеней свободы другими методами связано с большими затруднениями или невозможно. Поэтому тема диссертации является актуальной.
Автор защищает: 1. Методику динамического расчета нестационарных колебаний сложных стержневых систем с распределенными параметрами при соударении с препятствием.
2. Результаты теоретико-экспериментальных исследований напряженно деформированного состояния сложной стержневой системы на примере элементов конструкции рабочих частей ковочного молота, как системы с распределенными параметрами.
-
Результаты исследования динамических нагрузок, возникающих в штоках, выполненных из различных марок стали.
-
Новую конструкцию штока мрлота, снижающую ударные напряжения в наиболее проблемном сечении - месте заделки штока в бабу.
Цель работы: Разработка нового подхода в динамических расчета> нестационарных колебаний стержневых систем при соударении с препятст вием на примере исследования колебательных процессов в ковочном молоте.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе реше ны следующие задачи:
-
Разработана методика динамического расчета нестационарных колебаний сложных стержневых систем с распределенными параметрамі при соударении с препятствием.
-
Проведены теоретико-экспериментальные исследования напряжен но деформированного состояния сложной стержневой системы на пример» элементов конструкции рабочих частей ковочного молота, как системы с рас пределенными параметрами.
-
Разработан программный пакет для расчета напряжений и дефор маний, возникающих при соударении сложной стержневой системы с препят ствием.
4. Исследованы возможности применения для изготовления ЩГОКОІ
ковочного молота сталей различных марок, а также эффективность новоп
конструктивного решения штока с цилиндрическими отверстиями егупен
чато-неременного сечения.
5. Методика расчета и соответствующее программное обеспечена
_внедрены в промышленность.
Научная новизна. Разработана методика динамического расчета не стационарных колебаний стержневых систем при соударении с препятствием основанная на использовании амплитудно-фазо-частотных характеристи (АФЧХ), которые строятся от фиктивной распределенной нагрузки, обуслов ленной начальными условиями.
Разработана математическая модель, описывающая напряжение деформированное состояние элементов конструкции ковочного молота процессе ударного взаимодействия с заготовкой.
Практическая ценность и реализация работы. Разработанные мете дика и программный пакет дают возможность описывать напряжение деформированное состояние стержневой системы при соударении с препяі ствием, что позволяет достаточно быстро и с необходимой точностью осунк ствлять вариантные расчеты и в конечном итоге выбирать оптимальный вс риант.
Предложена новая конструкция штока молота, снижающая напряже ния, возшисающие в месте заделки штока в бабу.
Разработанные методика и соответствующее программное обеспечение внедрены в лаборатории статодинамических испытаний цеха входного контроля ЗАО «Авиастар» г. Ульяновска.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на научно-технических конференциях (НТК) Ульяновского государственного технического университета в 1997-1999 г.г.; НТК «Проблемы подготовки авиационных специалистов», г. Ульяновск, УВАУ ГА, 1997 г.; научно- практической конференции «Новые методы, средства и технологии в науке, промышленности и экономике», г. Ульяновск, 1997 г.; научной межвузовской конференции <сМатематическое моделирование и краевые задачи», г. Самара, СамГТУ, 1998 г.; международной НТК «Современные научно-технические проблемы транспорта России», г. Ульяновск, 1999 г.; научно-технических семинарах кафедры «Теоретическая и прикладная механика»; научно-техническом совете машиностроительного факультета УлГТУ в 2000 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (153 наименования) и приложений (16 страниц), включает 171 страницу маипгкотягспого текста, 53 рисунка и 17 таблиц.
