Obrabotka Metallov 2012 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (57) 2012 24 ТЕХНОЛОГИЯ Рис. 1. Реальный фрагмент гофрированного профиля а б Рис. 2. Расчетная схема: а – для плоского профиля; б – для гофрированного профиля а б Рис. 3. Напряженно-деформированное состояние в плоском профиле: а – распределение эквивалентных напряжений; б – распределение деформации ектирования моделей использовалась комбина- ция графических объектов: зоны стенок и полок представлялись в виде поверхностей, а зоны фальцевых соединений и фундамент модели- ровали твердыми телами. Расчет напряженного и деформированного состояния объектов осу- ществлялся в программном комплексе ANSYS [4] . При подготовке конечно-элементной модели применялась регулярная сетка с использованием следующих типов конечных элементов: Link 167, Shell 163, Solid 164 и Conta 173 [5, 6]. На начальном этапе была произведена срав- нительная оценка работоспособности гофри- рованного и плоского профиля элементов арки. На рис. 2 пред- ставлены расчетные схемы фраг- ментов для плоского и гофриро- ванного профиля. В результате проведенного сравнительного анализа поведе- ния гофрированного и плоского профилей были получены следую- щие результаты. 1. В условиях нагрузочной схе- мы, представленной на рис. 2, а , максимальный уровень эквива- лентных (по Мизесу ) напряжений составлял 346,62 МПа (рис. 3, а ), максимальная деформация равна 5,66 мм (рис. 3, б ). В рассматри- ваемом варианте коэффициент за- паса прочности профиля достигал значения 0,72. 2. При нагружении гофрирован- ного профиля (рис. 4) (высота вол- ны – 10 мм, длина волны – 30 мм), уровень напряжений достиг значе- ний 24,33 МПа (рис. 4, а ), макси- мальная деформация равна 0,17 мм (рис. 4, б ). Минимальное значение коэффициента запаса прочности равно 10,28. В результате проведенного чис- ленного исследования зафиксиро- вано, что гофрированный профиль способствует равномерному рас- пределению нагрузки по всем его поверхностям (см. рис. 4), вслед- ствие чего фактически становится возможным увеличить в 10–14 раз