Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор и анализ конструктивных схем крутонаклонных конвейеров для открытых горных разработок 7
1.1. Общие сведения о крутонаклонных конвейерах для горных предприятий 7
1.2. Крутонаклонные конвейеры, несущая поверхность ленты которых имеет повышенные фрикционные свойства или рифы 8
1.3. Крутонаклонные конвейеры с подпорными элементами на рабочем полотне 10
1.4. Крутонаклонные конвейеры с лентой глубокой желобчатости 19
1.5. Крутонаклонные конвейеры с прижимной лентой 26
Выводы 39
2. Обзор и анализ работ по обоснованию минимального радиуса переходного участка крутонаклонного конвейера с прижимной лентой 41
2.1. Обзор и анализ существующих методов обоснования минимального радиуса переходного участка крутонаклонного конвейера с прижимной лентой 41
2.2 Пример определения параметров переходного участка конвейера с прижимной лентой 48
2.2.1 Тяговый расчет крутонаклонного конвейера с прижимной лентой 50
2.3. Пример определения минимального радиуса переходного участка крутонаклонного конвейера с прижимной лентой 54
2.3.1 Определение радиуса переходного участка крутонаклонного конвейера с прижимной лентой при различных натяжениях ленты 55
Выводы 66
3. Создание математической модели напряженного состояния прижимной и грузонесущей лент крутонаклонного конвейера с прижимной лентой и экспериментальное исследование по определению модулей упругости ленты 67
3.1. Математическая модель напряженного состоянии прижимной и грузонесущей лент 67
3.2. Модель напряженного состояния грузонесущей ленты 70
3.3 Экспериментальное определение продольного и поперечного модуля упругости конвейерной ленты 72
Выводы 80
4. Определение напряженного состояния конвейерных лент на переходном участке 81
4.1. Обоснование необходимости создания модели в программном комплексе Ansys 81
4.2. Разработка цифровой модели напряженного состояния конвейерной ленты на переходном участке крутонаклонного конвейера с прижимной лентой с использованием программного комплекса Ansys 84
4.3. Методика создания модели напряженного состояния участка ленты в пакете Ansys 118
Выводы 124
Заключение 125
Литературные источники
- Крутонаклонные конвейеры, несущая поверхность ленты которых имеет повышенные фрикционные свойства или рифы
- Пример определения параметров переходного участка конвейера с прижимной лентой
- Модель напряженного состояния грузонесущей ленты
- Разработка цифровой модели напряженного состояния конвейерной ленты на переходном участке крутонаклонного конвейера с прижимной лентой с использованием программного комплекса Ansys
Введение к работе
В последние годы при открытой добыче полезных ископаемых на глубоких карьерах появляется проблема обновления традиционных видов транспорта из-за повышенных требований к экологической безопасности, а также повышения экономической эффективности транспортирования полезного ископаемого и вскрышных пород из глубины карьера. Традиционные виды карьерного транспорта — железнодорожный, автомобильный и конвейерный (ленточный конвейер в классическом исполнении) имеют жесткие ограничения по допустимому углу подъёма, что приводит к увеличению длины транспортирования и объемов горно-капитальных работ. При этом значительно увеличиваются затраты на транспортирование, доля которых в общей себестоимости добычи превышает 60%.
Многие действующие карьеры угольных, рудных и нерудных месторождений СНГ и мира в целом в результате длительной и интенсивной разработки с понижением глубины более чем на 200 м (глубина некоторых карьеров превысила 500м) перешли в категорию глубоких. В настоящее время эти карьеры обеспечивают добычу 90 % минерального сырья, извлекаемого открытым способом. Показательную группу глубоких карьеров, выделяющихся значительными объемами перемещаемой горной массы, а также спецификой горнотехнических и климатических условий разработки составляют: кимберлитовые карьеры и разрез «Нерюнгринский» в Якутии, Михайловский, Лебединский, Стойленский, Костомукшский, Оленегорский, Ковдорский, Качканарский, Коршуновский ГОКи России, железорудные карьеры Криворожского бассейна на Украине; карьер «Мурунтау» Навоийского ГМК в Узбекистане.
В этих условиях одним из целесообразных путей решения транспортных проблем является применение в качестве подъемных - крутонаклонных ленточных конвейеров, т.к. последние в большей степени снижают длину транспортирования и упрощают трассу. Крутонаклонные конвейеры с прижимной лентой для глубоких карьеров представляются наиболее рациональными, так как они универсальны, способны работать под углами наклона до 90, обеспечивать производительность до 15000 м3/час и иметь высоту подъема при современной прочности лент до 300 метров.
Одним из наименее разработанных и сложных узлов крутонаклонного конвейера с прижимной лентой является переходной участок загрузочного узла конвейера. Вместе с тем объёмы горно-капитальных и инженерных работ на карьерах при установке конвейера в значительной степени обусловлены конструктивными размерами переходного участка крутонаклонного конвейера. Этот факт в значительной степени сдерживает создание и производство крутонаклонного конвейера с прижимной лентой, поэтому обоснование параметров переходного участка загрузочного узла крутонаклонного конвейера с прижимной лентой является актуальной научной задачей.
Целью работы является разработка математической и цифровой моделей напряженного состояния грузонесущеи и прижимной конвейерных лент на переходном участке загрузочного узла крутонаклонного конвейера с прижимной лентой, зависимостей напряжений в лентах от величины радиуса переходного участка, необходимых для обоснования параметров переходного участка крутонаклонного конвейера с прижимной лентой, что позволит увеличить срок службы конвейерных лент.
Идея работы заключается в обеспечении допустимых напряжений грузонесущеи и прижимной конвейерных лент на переходном участке загрузочного узла крутонаклонного конвейера путем варьирования упругими характеристиками лент, предварительным натяжением их и величиной радиуса переходного участка.
Основные научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:
математическая и цифровая модели грузонесущеи и прижимной конвейерных лент переходного участка крутонаклонного конвейера с прижимной лентой, позволяющие определить допустимые радиусы переходного участка при различных физико-механических свойствах и натяжении конвейерных лент;
метод определения радиуса изгиба грузонесущеи ленты на переходном участке крутонаклонного конвейера с прижимной лентой, учитывающий критерий минимально допустимого натяжения ленты, модули упругости в продольном и поперечном направлениях и радиус изгиба в поперечном направлении;
- зависимости радиуса переходного участка крутонаклонного конвейера с прижимной лентой от натяжения миллиметра ширины одной прокладки ленты для различных значений модуля ее упругости, учитывающие критерий минимально допустимого натяжения ленты;
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечиваются:
корректностью сделанных допущений при построении математической и конечно - элементной цифровых моделей;
использованием методов теории упругости, механики сыпучих сред, методов статистической обработки данных, использованием современных компьютерных технологий и современного математического программного обеспечения;
анализом существующих экспериментальных и теоретических данных, сравнением результатов с соответствующими зарубежными аналогами крутонаклонных конвейеров и результатами их промышленной эксплуатации.
Научное значение работы заключается:
-в создании математических моделей и адекватных ей цифровых моделей напряженно-деформированного состояния грузонесущей и прижимной лент на переходном участке загрузочного узла крутонаклонного конвейера с прижимной лентой;
- в установлении зависимостей радиуса изгиба переходного участка от
физико-механических характеристик и натяжения лент крутонаклонного кон
вейера с прижимной лентой.
Практическое значение работы состоит в разработке методики расчета минимально допустимых радиусов переходного участка загрузочного узла крутонаклонного конвейера в зависимости от типа, параметров и натяжения конвейерных лент и пакета цифровых моделей по определению допустимых радиусов в программном комплексе Ansys, позволяющих обосновать величину радиуса переходного участка на стадии проектирования.
Реализация результатов работы. Методика расчета минимально допустимых радиусов переходного участка загрузочного узла крутонаклонного конвейера и пакет цифровых моделей переданы ОАО НПО «ВНИИПТМАШ» для использования при проектировании крутонаклонного конвейера с
прижимной лентой.
Апробация работы. Работа и основные ее положения докладывались на научных симпозиумах: «Неделя горняка - 2003, 2004» в МГГУ; выставке «Научно - техническое творчество молодежи — 2006», Москва, ВВЦ, июнь 2006г; «4-ом Международном симпозиуме по горному транспорту и подъему», Белград, Югославия, 2004 г.; Семинарах кафедры ГМТ, МГГУ, 2005-2007г.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 3 научные статьи.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 135 страниц, 80 рисунков, 3 таблицы и список литературы из 100 наименований.
Автор выражает глубокую признательность за помощь и поддержку докт. техн. наук проф. Дмитриеву В. Г., зав. кафедрой, докт. техн. наук проф. Галкину В. И. и преподавателям кафедры «Горная механика и транспорт».
Крутонаклонные конвейеры, несущая поверхность ленты которых имеет повышенные фрикционные свойства или рифы
Крутонаклонные конвейеры с подпорными элементами отличаются большим разнообразием модификаций: по типу тягового органа, форме несущего полотна, конструкции подпорных элементов, их расположения, способов крепления к ленте и так далее.
Большинство известных и применяемых в настоящее время конвейеров этого типа оборудовано лентами, имеющими на рабочей обкладке разного рода подпорные элементы, а иногда и продольные борта. Подпорные элементы и борта выполняются из различных материалов (пластмассы, резины, металла) и различным образом прикрепляются к ленте (изготовляются за одно с рабочей обкладкой ленты, вулканизируются к ней, крепятся механическим путем и т.д.).
Борта применяются как гладкие, так и гофрированные. Гладкие борта имеют вертикальные разрезы для предупреждения возникновения напряжений в них при проходе лентой концевых барабанов. Гофрированием бортов достигается как та же цель, так и улучшение условий удержания транспортируемого сыпучего груза на ленте. Широко известны и распространены конвейеры с привулканизированными к плоской ленте резиновыми перегородками и гофрированными бортами (лента типа "Flexowell" фирмы "Sholtz" и др.). В некоторых случаях высота бортов и подпорных элементов достигает 150-200 мм (есть данные, что в некоторых конструкциях превышает 400 мм), но недостаточная их устойчивость ограничивает область применения таких конвейеров легкими сыпучими грузами с размером кусков до 150 мм (рис. 1.3.1). Порожняковая ветвь конвейеров может опираться краями на специальные дисковые ролики, поддерживаться дополнительным контуром ленты или иметь ходовые ролики [21,56,63,75]. Рис. 1.3.1. Фрагмент ленты типа «Flexowell».
Для обеспечения возможности транспортирования кусков размером 250 -350 мм требуется установка металлических или пластмассовых бортов и перегородок, что усложняет и утяжеляет конструкцию. Расстояние между перегородками при этом должно составлять не менее 0,8 -1м, что при углах подъёма более 30 обусловит порционное расположение груза на полотне, а значит снижение степени его заполнения. Условия загрузки ограничивают скорости движения полотна (v 2,5 м/с). Поэтому производительность таких конвейе-ров под углами подъема 35-45 составляет не более 2000 - 3000 м /ч.
Крутонаклонный конвейер с жестко закрепленными продольными бортами и поперечными перегородками. Имеются примеры механического крепления жестких перегородок из литой резины и различного типа пластмасс (рисЛ .3.2).
Крутонаклонный ленточный конвейер с жесткими бортами и перегородками был разработан кафедрой ТМК Московского горного института совместно с лабораторией механизации ИГД МЧМ СССР (рис.1.3.3).
Тяговым органом конвейера служит лента 1, опирающаяся на грузовой ветви на роликоопоры. На ленте привулканизированы с определённым шагом гнёзда 7 для осей 5 с ходовыми роликами 6 и бортами 3 с перегородками 4, укрепленными на осях. Вертикальные борта 3 собираются из отдельных пластин, штампующихся из листового проката. Перегородки также выполняются из листового проката (4 - 5 мм) и крепятся к пластинам таким образам, что нижний край их почти упирается в накладные элементы на уровне осевой линии проложенной в них оси. Устойчивость перегородок достигается креплением их к бортам по двум плоскостям, центрирование хода ленты - ходовыми роликами, установленными на осях. Характерной особенностью данного конвейера является движение грузовой ветви по стационарным однороликовым опорам, а холостой на ходовых роликах. На переходных к барабану участках ходовые ролики конвейера центрируется уголковыми направляющими.
Секция конвейера с металлическими бортами: а-поперечное сечение конвейера, б-несущее полотно
Центрирование полотна конвейера на барабане осуществляется специ альными направляющими, укрепленными на торцах барабанов.
Недостатками конвейера являются относительно сложная конструкция его, значительная доля ручной работы по вулканизации накладных элементов, затруднения с очисткой ленты.
Представляют интерес также другие конструкции крутонаклонных конвейеров, предложенные в Московском горном институте. Конвейер с желобчатой лентой, движущейся по "жестким" стационарным роликоопорам, с привулканизированными к ленте (только в средней части благодаря чему лента при набегании на барабан принимает плоскую форму) фасонными перегородками показан на рис 1.3.4. Перегородки полностью перекрывают желобчатое сечение ленты и удерживаются от опрокидывания шарнирными кронштейнами, также привулканизированными к ленте. Обратная ветвь конвейера движется на ходовых роликах, прикреплённых к перегородке на полуосях. Ширина ленты в данном конвейере должна выбираться с учетом того, что груз располагается только в средней части, а приподнятые борта предохраняют только от просыпания.
Пример определения параметров переходного участка конвейера с прижимной лентой
В представленном варианте расчета конвейера необходимо было предварительно выбрать число роликоопор, шаг между ними, т.е. заранее предполагать ориентировочную величину радиуса переходного участка.
Во втором случае, предлагается для предварительного расчёта ленту рассматривать как упругую балку. При этом считают, что вертикальная кривая должна проектироваться так, что бы не вызвать чрезмерного прогиба или напряжения ни в какой части поперечного сечения лент [97,98].
Когда упругое тело подвергается одновременно натяжению SKP и изгибу моментом М, появляющемуся из-за переходного участка радиусом R (рис.2.1.3), оно испытывает суммарное напряжение от этих двух величин. Рис.2.1.3 Переходной участок крутонаклонного конвейера.
Модель предполагает, что кривая правильная. При этом если глубина и ширина желоба системы значительно меньше длины кривой, а поддерживающие ролики расположены близко друг к другу (рис.2.1.3) можно принимать как для балки, что изгибающий момент составляет [95] M=EI/R, (2.1.2) где: Е- модуль упругости ленты, Н/мм2; /- момент инерции , мм4; R - радиус кривой, мм. Нейтральная ось Рис.2.1.4 Изгиб упругой балки і-проклабки Рис.2.1.5 Поперечное сечение упругой балки Тогда суммарное напряжение ленты от натяжения и изгиба сум F I (2.1.3) где: Fj,- поперечное сечения ленты, мм2; У- расстояние от нейтральной оси до рассматриваемого участка, рис.2.1.5. Подставляя вместо М его значение из формулы (2.1.2), получаем
Для предотвращения перенапряжения нижних волокон лент суммарная нагрузка не должна превышать (максимальную) рабочую.
Авторы заменяют площадь поперечного сечения ленты произведением ее ширины на число прокладок (с некоторым допущением), а величину Е выражают через величину Е0 , динамический модуль упругости 1 мм ширины 1ой прокладки ленты (Е0=1000-3000Н/мм), после чего для нижних волокон имеют [98]
Как можно видеть, грузонесущая лента при движении с грузом находится под действием изгиба в зоне растягивающих усилий, а прижимная -частично в сжимающих (в средней части), частично - в растягивающих (по краям). Так как натяжения лент на участках загрузки значительно меньше (максимальных) рабочих, опасность перенапряжения грузонесущей ленты в этом режиме, очевидно, отсутствует. Нет необходимости проверять и растягивающие напряжения по краям ленты, так как они находятся в зоне незначительных натяжений и имеют большой запас по прочности.
Лимитирующим условием для обоснования радиуса переходной кривой может явиться только напряжение сжатия в прижимной ленте. Конвейерная лента не в состоянии воспринимать даже незначительные сжимающие усилия, так как они могут вызвать потерю устойчивости ее формы, образование складок на ней, расслоение прокладок и как следствие резкое снижение срока ее службы [92].
По данным публикаций [97], чтобы избежать перехода ленты в зону отсутствия натяжения или даже в зону сжатия, минимальное натяжение устанавливается равным 5 Н/мм ширины ленты (Smin). Для сохранения минимального натяжения в Smin на верхних волокнах ленты согласно формуле (2.1.4) должно быть выполнено следующее условие:
Выведенные выражения относятся к вогнутой кривой, то - есть к загрузочному узлу крутонаклонного конвейера. В режиме пуска или остановки конвейера, а также в порожнем режиме, грузонесущая лента на криволинейном участке под действием натяжения с усилием прижимается к прижимной ленте и также как последняя находится и в сжатом (в средней части) и растянутом (по краям) положении. Этот режим является решающим для определения радиуса криволинейного вогнутого участка.
Таким образом, радиус кривой может быть ограничен минимальными напряжениями, возникающими в срединной части поверхности грузонесу-щей или прижимной лент или максимальными на концах лент
В соответствии с упомянутыми соображениями были определены минимальные допустимые радиусы переходного участка для условий конвейера, имеющего сложную трассу. Наклонный (угол наклона примерно 10) участок (включая загрузочную часть) составляет 10 м, затем располагается крутонаклонный участок под углом 43, длиной /,=147 м (высота подъема 100 м) и последним является участок длиной 5 м, подающий руду на склад, рис 2.2.1.
Первый и последний участки не являются крутонаклонными и прижимная лента накладывается только на средний участок. При других схемах конвейера было бы необходимо иметь три конвейера: два ленточных и один крутонаклонный, и два дополнительных перегрузочных пункта снижающих надежность конвейерной линии.
Производительность установки составляет (2=2000 т/ч, насыпная плотность транспортируемого груза у=1,9 т/м3, размер максимального куска 300 мм.
Рис.2.2.1 Переходной участок крутонаклонного конвейера. По разработанным в системе Mathcad программам «Определение параметров крутонаклонного конвейера с прижимной лентой» были определены основные параметры конвейера [30]. В результате расчета были получены: В, Smax, SKp, тип и число прокладок ленты, мощность приводов и т.д.
Модель напряженного состояния грузонесущей ленты
Из технической литературы известно, что модуль упругости конвейерной ленты в продольном и поперечном направлениях изменяется в достаточно широких пределах. Он зависит от многих факторов, главными из которых являются тип ленты и её натяжение. Значение величины продольного модуля находится в пределах Ех = (2 - 5) х 1 о8 Па , а поперечного Еу = (0.2 - 0.5)ЕХ.
Для получения конкретных значений модуля упругости ленты в лаборатории кафедры «Сопротивление материалов» Московского государственного горного университета были проведены экспериментальные исследования по определению продольного и поперечного модулей упругости ленты по прочностным параметрам, близким полученным, при расчете принятого конвейера.
Для этого были выбраны специально подготовленные ленты: 2 вида по продольному направлению 1=210 мм, к= 15 мм и 5=15 мм, и 2 вида поперечному L=225 мм, /г=15 мм и В=15 мм. Эти специально подготовленные ленты подходит для захвата машины модели Р-5. Для того, чтобы провести эксперимент было выбрано разрывная машина модели Р-5. Машина предназначена для испытаний образцов на растяжение при нормальной температуры по ГОСТ 1497-73. Технические данные машины Р-5. 1. Тип силоизмерителя - маятниковый. 2. Наибольшая предельная нагрузка, кгс 5000 3. Число диапазонов показания нагрузки 3 4. Диапазон показания нагрузки, кгс шкала А от 0 до 1000 шкала Б от 0 до 2500 шкала В от 0 до 5000 5. Диапазон измерения нагрузки, кгс шкала А от 200 до 1000 шкала Б от 500 до 2500 шкала В от 1000 до 5000 6. Цена деления шкалы нагрузки, кгс шкала А 2 шкала Б 5 шкала В 10 7. Погрешность измерения нагрузки при прямом ходе (нагружении) от измеряемой нагрузки диапазона измерения, % не более -1 8. Вариация показаний в диапазоне измерения от измеряемой нагрузки, % не более 1 9. Разность показаний между прямым и обратными ходами в диапазоне измерения от измеряемой нагрузки, % не более 10. Ширина рабочей части диаграммной бумаги, мм 320 11. Масштаб записи диаграммы: а) по нагрузке - один миллиметр высоты ординаты соответствует 1/320 час ти наибольшего значения диапазона измерения нагрузки; б) по деформации 10:1; 50:1; 100:1; по отношению к ходу активного захвата. 12. Допускаемая погрешность записи: а) нагрузка в каждом диапазоне измерений от измеряемой величины, %, не + 9 более: б) перемещения активного захвата в соответствующем масштабе не должно быть, более - до 15 мм -0 5 в) свыше 15 мм, от измеряемой величины 13. Цена делений деформации, мм 0.2 14. Диапазон шкалы скоростей движения активного захвата без нагрузки, мм/мин, не менее от 1 до 100 15. Скорость ускорения хода активного захвата без нагрузки, мм/мин, не менее 200 16. Габаритные размеры, мм, не более: Ширина 1400 Длина 710 Высота 2065 17. Масса машин, кг, не более 750 18. Потребляемый мощность, кВт, не более 2 19. Питание машины от сети переменного тока напряжением, В 380/220 Последовательность работы: 1. Заправляем записывающий аппарат бумагой. 2. Заливаем или проверяем чернила в перо записывающего аппарата. 3. Ставим в захваты губки, соответствующие выбранному виду образцов. Выбранный вид образцов должно совпадать размерами губки захвата. Для этого мы отрезали куски образцов: - продольному направлению ленты (первый образец) - 2 образца ленты толщина Ь=15мм, ширина Ь=15мм и длина соответственно 1=210мм. - поперечному направлению тоже самое (второй образец) - 2 образца ленты толщина п=15мм, ширина Ь=15мм а длина 1=225мм. 4. Устанавливаем рабочую стрелку указателя нагрузок на ноль. 5. Выбираем масштаб записи деформации. 6. Устанавливаем образец в захваты. 7. Запускаем машину на работу.
Для получения данных, записываемых аппаратной бумагой через каждый интервал нагрузки в Р=100 Н, останавливаем машину и записываем данные на таблицу. Максимальное значение Р=1800Н.
Например: при нагрузке Р=100 Н деформация получается в продольном направлении ленты 0.7 мм и так далее.
Таким образом, эксперимент проводился для двух образцов лент при приложении нагрузки в поперечном и продольном направлениях 18 раз. Полученные результаты совпадали со значениями на аппаратной бумаге.
Используя известные формулы, в соответствии с полученными данными определяем модуль упругости ленты в продольном и поперечном направлении : 0- = -, = -; S є где а - напряжение, Н/мм2; Р - нагрузка, Н; S - площадь, мм2, е - деформация, ж . Полученные результаты сводим в таблицы 3.3.1 и 3.3.2.
Разработка цифровой модели напряженного состояния конвейерной ленты на переходном участке крутонаклонного конвейера с прижимной лентой с использованием программного комплекса Ansys
Моделирование напряженного состояния ленты в программном пакете Ansys имеет некоторые особенности. В этом разделе мы сделали попытку представить последовательность операций, необходимых для получения картины напряженного состояния изогнутой ленты с конкретными параметрами. І.Для моделирования конструкции ленты вводим имя задачи: Utility Menu File Change jobnamc а) ввести: Lenta; б) нажать: OK. 2. Для того чтобы выбрать задачу механики деформируемого твердого тела можно использовать командную строку: Main Menu Preferences а) нажать кнопку: Structural; б) нажать ОК. 3. Выбор типа элементов (в нашей задаче выбор элемента виде оболочки) можно осуществить следующим образом: Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete 118 И Library of Element Types Only structural element types are shown Library of Element TypesElement type reference numberOK Apply Structural Mass Ш. Link Beam Pipe Solid Elastic 4rodenode 93 Plastic 4nodel43 Hyper 4nodel81 Plastic 4node 434nodel81 Shell a Solid-Shell Constraint Elastic 4node 1 Cancel Help а) нажать Add (добавить новый тип элемента); б) выбрать в библиотеке элементов (левое окно) Shell; в) выбрать Elastic 4node 63; г) нажать ОК; д) нажать Close. 4. Для задания параметров ленты (толщины ленты), используется командная строка: Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete а) нажать Add (добавить новый тип элемента); б) выбрать в библиотеке элементов (левое окно) Туре 1 Shell 63; в) нажать ОК; При появлении окна Real Constants Set Number 1, for Shell 63 ЕЙ Real Constant Set Number 1 , for SHELL63 Element Type Reference No, 1 Real Constant Set No, Shell thickness at node І ТК0) at node J TKO) at node К TK(K) at node L TK(L) Elastic foundation stiffness EF5 Element X-axis rotation THETA Bending morn of inertia ratio RMI Disfc from mid surf to top CTOP Dist from mid surf to bot CBOT Added mass/unit area ADMSUA J Help а) Shell thickness at node I tk (I), задаём толщину ленты (0.015м); б) нажать OK; 119 в) нажать Close. Свойства материала 5. Для задания упругих свойств ленты, используется командная строка: Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Orthotropic Define Material Model Behavior Material Edit Favorite Help Material Models Defined Material Models Available go laterial Model Number 1 1 Linear Orthotropic ІІЙ Favorites 0 Structural & Linear Ш Elastic ф Isotropic J jj J .if Jj ф Anisotropic ДД Nonlinear ф Density jjjjj Thermal Expansion []) Damping В данном случае ленту считаем ортотропной с постоянными свойствами: G3 Linear Orthotropic Properties for Material Number 1 Linear Orthotropic Material Properties for Material Number 1 Choose Poisson s Ratio 1 Temperatures EX EY EZ PRXY PRYZ PRXZ SGXY JGYZ GXZ Add Temperature I Delete Temperature Graph Cancel j Help а) нажать OK (набор свойств для материала №1); б) ввести З.е8 в EX (продольный модуль упругости ленты); в) ввести 0.22 3.е8 в EZ (поперечный модуль упругости ленты); г) ввести 0.4 в NUXY (коэффициент Пуассона); д) нажать ОК, для закрытия окна. 6. Следующим этапом является создание точек в системе координат: Modeling Create Keypoints In Active CS а) появляется окно Create Keypoints In Active Coordinate System; ffi Create Keypoints in Active Coordinate System [K] Create Keypoints in Active Coordinate System NPT Keypoint number 1 X,Y,Z Location in active CS 0 0 ol OK 1 Apply Cancel Help б) ввести номера точек, где NPT Keypoint Number; в) ввести точки координат систем, где х, у, z Location in active cs; г) нажать ОК. 7. Для соединения заданных точек можно пользовать командную строку: Preprocessor Modeling Create Lines Lines Straight Line а) курсором нужно нажать на точки, которые нужно соединить; б) нажать ОК. 8. После соединения точек создается поверхность ленты с помощью командной строки: Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary Bu Lines а) курсором нужно нажать на линии; б) нажать ОК. После нажатия ОК в экране должна появиться лента, имеющая заданную ширину, длину и толщину, В противном случае нужно зайти в главное меню PlotCtrls Style Size and shape , где появляется окно Size and shape. В строке: Display of elements место off поставить on и нажать ОК. 9. Следующим этапом моделирования является разбиение модели на ко нечное элементы. Самая удобная для разбиения модели считается команда Meshtoll. Чтобы разбить модель на конечные элементы, пользуемся командной строкой: Preprocessor Meshing Meshtoll. Появляется окно Meshtoll. Из этого окна нужно выбрать нужный вариант разбиения. Например, число элементов по ширине, длине и если нужно толщине. 10. Задание граничных условий осуществляется использованием коман ды: 121 Preprocessor Solution Define Loads Apple Structural Displacements on Nodes
Используя эту команду, мы можем разрешать или запрещать перемещение по узлам или перемещения узлов на другую точки. Например, разрешаем перемещение вдоль оси х, Ux=0: Preprocessor Solution Define Loads Apple Structural Displacements on Nodes В открывшемся окне Apple U,ROT on Nodes отметим курсором UX и введем величину этого перемещения 0 (нужную точку координат систем). После того, как только лента изогнута по необходимому нам радиусу (в продольном и поперечном направлении), она закрепляется с одной стороны (по направлению х) и с другой — задаем расчетное натяжение по направлению х (учитывая радиус кривизны в продольном и поперечном направлении ленты). Для этого можно использовать команду: Preprocessor Solution Define Loads Apple Structural Force/Moment on Nodes Отметив курсором нужные узлы и нажамав команду OK, Apple Force/Moment, вводим в поле размерность натяжения, например, 25 кН. 11. Для получения решения используют командную строку: Preprocessor Solution Solve Current LS OK И Solve Current Load Step [SOLVE] Begin Solution of Current Load Step Review the summary information in the lister window (entitled "/STATUS Command"), then press OK to start the solution. OK Cancel Help При этом необходимо: а) проанализировать сообщение в информационном окне и закрыть окно (File Close); б) нажать OK для запуска расчетной программы; в) дождаться появления сообщения в желтом окне: Solution is done! г) Close; Анализ результатов можно получать как в графической, так и в текстовой форме.
