СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СИЛОСОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СИЛОСОВ, ДЛЯ ХРАНЕНИЯ СЫПУЧИХ ГРУЗОВ. РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ САПР ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПО МАССЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ

где h – шаг сетки .

Заменив производные в (10) на их конечно-разностный аналог (11), получим получаем разностные краевые задачи, на основе которых построим системы алгебраических уравнений вида , которые решаются на ПЭВМ с применением алгоритма, описанного ниже. В результате расчетов получим получаем , где представляют собой приближенные выражения .

Результаты решения задачи (6), (7), полученные конечно-разностной реализацией метода малого параметра показаны на графике (рисунок 43), где изменения относительных прогибов по длине оболочки подсчитаны для следующих параметров геометрии и нагрузки: объем – 100 м3, насыпной груз – зерно пшеницы (объемныйая плотность вес 800 кг/м3, угол естественного откоса =28, коэффициент трения по металлу =0,4), , где - высота обечайки, - внутренний диаметр силоса; =4 мм, =0,04 МПа, =190000 МПа, =0,33, =0,5; .

В таблице 1 приведены значения относительных прогибов при аппроксимации на 21-узловой сетке для различных соотношений высоты и диаметра оболочки, которые переводятся в напряжения, на основе чего проводится проектировочный расчет оболочки.

Рисунок 3 - Значения относительных прогибов цилиндрической оболочки

при различных соотношениях диаметра и высоты.

Таблица 1.

Относительные прогибы по длине цилиндрической оболочки

№ узла	1,1	1,3	1,5	1,7	1,9
	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
	0,68	0,63	0,59	0,54	0,48
	0,72	0,67	0,64	0,58	0,53
	0,76	0,72	0,68	0,63	0,58
	0,80	0,76	0,73	0,68	0,63
	0,84	0,80	0,77	0,73	0,68
	0,88	0,85	0,82	0,78	0,74
	0,92	0,89	0,86	0,82	0,79
	0,96	0,93	0,91	0,87	0,84
	1,00	0,97	0,95	0,92	0,89
	1,04	1,02	1,00	0,97	0,94
	1,08	1,06	1,05	1,02	0,99
	1,12	1,10	1,09	1,07	1,05
	1,16	1,15	1,14	1,12	1,10
	1,20	1,19	1,18	1,17	1,15
	1,24	1,23	1,23	1,21	1,20
	1,28	1,27	1,27	1,26	1,25
	1,32	1,32	1,32	1,31	1,31
	1,37	1,36	1,36	1,36	1,36
	1,40	1,40	1,37	1,34	1,31
	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00

В таблице 1 приведены значения относительных прогибов при аппроксимации на 21-узловой сетке для различных соотношений высоты и диаметра оболочки, которые переводятся в напряжения, на основе чего проводится проектировочный расчет оболочки.

В таблице 1 приведены значения относительных прогибов при аппроксимации на 21-узловой сетке для различных соотношений высоты и диаметра оболочки, которые переводятся в напряжения, на основе чего проводится проектировочный расчет оболочки.

Рис.унок 243. - Значения относительных прогибов цилиндрической оболочки

силоса при различных соотношениях диаметра и высоты.

В пятой главе «Описание и разработка программ для расчета геометрических параметров стального цилиндрического силоса» излагаются требования к программному комплексу, обоснование выбора технологии программирования, основные этапы разработки программы, приведены описания программ, блок-схемы, алгоритм, элементы интерфейса.

В таблице 1 приведены значения относительных прогибов при аппроксимации на 21-узловой сетке для различных соотношений высоты и диаметра оболочки, которые переводятся в напряжения, на основе чего проводится проектировочный расчет оболочки.

Отдельно рассмотрен вопрос построения алгоритма поиска оптимального варианта конструкции на основе выбора геометрической формы, удовлетворяющей требованиям рационального расхода металла, технологичности, надежности, долговечности и минимальных эксплуатационных затрат.

обечайки

Изменения относительных прогибов по длине оболочки подсчитаны для следующих параметров геометрии и нагрузки: объем – 100 м3, насыпной груз – зерно пшеницы (объемный вес 800 кг/м3, угол естественного откоса =28, коэффициент трения по металлу =0,4),, где - высота обечайки, - внутренний диаметр силоса; =4 мм, =190000 МПа, =0,33, =0,5; .

Существующие методы решения краевых задач, описывающих НДС подобных систем, часто дают какие-либо односторонние приближения к точному. Поэтому одновременное получение оценок «снизу» и «сверху» для решения задач прочности исследуемой системы представляет собой актуальную задачу.

В четвертой главе «Описание и разработка программы для расчета геометрических параметров стального цилиндрического силоса» излагаются требования к разработке программного комплекса для вычисления геометрических параметров цилиндрического силоса, основные подходы к разработке систем автоматизированного проектирования, обоснование выбора технологии программирования, основные этапы разработки программы, приведены описание программы, блок-схема, алгоритм, элементы интерфейса.

Отдельно рассмотрен вопрос построения алгоритма поиска оптимального варианта конструкции на основе выбора геометрической формы конструкции, удовлетворяющей требованиям рационального расхода металла, технологичности, надежности, долговечности и минимальных эксплуатационных затрат.

Соответственные Соответствующие алгоритмы реализованы в предложенной системе автоматизированного проектирования (САПР) цилиндрических силосов для хранения сыпучих грузов, применение которой которых повышает производительность тру­да проектировщиков и технологичность изделия; позволяет автоматизировать поиск оптимальных компоновочных решений; способствует снижению себестоимости изготовления конструкции.

На рисунке ___ 4 представлена укрупненная блок-схема программного комплекса. Блок-схема включает блоки арифметических (обозначенных прямоугольником) и логических (обозначенных ромбом) операций и состоит из ___ семи основных частей, отражающих этапы проектирования элементов конструкции силоса, а также блоков ввода исходных данных и блоков графических построений и вывода полученных значений. Структурно программный комплекс включает подсистемы проектирования конструкции и ее элементов, базы данных, интерфейс, работающий в среде графического редактора.

На первом этапе на основе введенных пользователем исходных данных (блок 1) подбираются предварительные параметры конструкции и варианты исполнения, которые выводятся в виде чертежа общего вида и текстовых документов (блоки 3, 4). Далее проводится проектировочный расчет силоса (блок 5) на основе алгоритма, описанного в главе 4. Отдельно предусмотрена подпрограмма расчета цилиндрической оболочки при восстановительном ремонте силоса методом замены стальных листов корпуса.

Характеристики, используемые в качестве исходных данных (вместимость; тип сыпучего груза; технологические операции; условия региона применения силоса и т.д.), могут учитываться прямой подстановкой в расчетные формулы, либо в качестве критериев выбора оптимального значения.

Для автоматизации расчетов разработаны базы данных (БД) по характеристикам сыпучих грузов, материалам и сортаментам, применяемым при производстве (блок 7); реализован алгоритм базовой методики проектирования силосов для проверочного расчета элементов конструкции (блок 6). БД позволяют пользователю просматривать, дополнять и изменять необходимую информацию и использовать содержащиеся сведения при расчетах элементов конструкции, для оформления чертежей, спецификаций. Модули проверки задаваемых значений (блок 2) контролируют корректность ввода данных пользователем, обеспечивают доступ к БД, поиск и проверку информации.

Характеристики, используемые в качестве исходных данных (вместимость; тип сыпучего груза; технологические операции, условия региона применения силоса и т.д.), могут учитываться прямой подстановкой в расчетные формулы, либо в качестве критериев выбора оптимального значения.

Для автоматизации расчетов разработаны базы данных (БД) по характеристикам сыпучих грузов, материалам и сортаментам, применяемым при производстве (блок 7); реализован алгоритм базовой методики проектирования силосов для проверочного расчета элементов конструкции (блок 6). БД позволяют пользователю просматривать, дополнять и изменять необходимую информацию и использовать содержащиеся сведения для оформления чертежей, спецификаций, при расчетах элементов конструкции. Модули проверки задаваемых значений (блок 2) контролируют корректность ввода данных пользователем, обеспечивают доступ к БД, поиск и проверку информации.

Комплект документации на изделие формируется на основе проектировочных и проверочных расчетов в среде графического редактора (блок 8). Затем пользователь проверяет вычисленные значения геометрических размеров, указывает каталог для размещения нового комплекта документов и запускает выполнение проектавывод на печать и сохранение комплекта документов. В ходе выполнения проекта в выбранный каталог копируется комплект документов, содержащих конкретные значения, тексты и изображения, отражающие параметры и конфигурацию спроектированного изделия.

В пятой шестой главе «Экспериментальные исследования…Оценка точности вычислений на основе экспериментальных исследований» приведены данные для сопоставления анализ результатов научных исследований в области определения напряженно-деформированного состояния тонких цилиндрических оболочек средней длины задач прочности оболочек средней дины под воздействием переменной распределенной нагрузки.

Как уже отмечалось выше, рекомендуемые нормами формулы для определения давлений на днища и стены силосов получены на основе теории давления зерна в силосах, предложенной Янсеном. Данные дальнейших натурных исследований позволили подготовить к утверждению нормы СНиП 2.09.03-85. Одновременно, эксперименты показали сложную природу явлений, наблюдаемых в потоке сыпучего материала, и привели к следующим выводам:

• величины горизонтального давления материала, засыпанного в емкость и находящегося в состоянии покоя, достаточно хорошо описаны уравнениями, предложенными Янсеном;
• при выпуске сыпучего материала из сосуда горизонтальное давление увеличивается, достигая максимума при установившемся движении потока. В связи с недостаточной обоснованностью теории распределения дополнительного давления, при проектировании оно учитывается опытными поправочными коэффициентами методики расчета по предельным состояниям.

Рисунок 5 - Графики горизонтальных давлений в силосе диаметром 6 м для зерна.

Анализ изменения теоретических и экспериментальных давлений (таблица 2, рисунок 5) на цилиндрическую часть силоса, показал возможность аппроксимации изменения давления линейным законом (рисунок 2). При этом учет динамических составляющих внешней нагрузки, возникающей от вибраций обечайки при загрузке, опорожнении, других технологических операциях, производится введением поправочных коэффициентов на этапе проверочного расчета.

Таблица 2.

Сравнительные зЗначения величин горизонтальных давлений

в силосе диаметром 6 м для зерна