Способ сборки металлоконструкций, подвергаемых циклическому нагружению

( 9) 62 О 21/00 ЗОБ РЕТ ИСА СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОР завод и Инсти- долговечности адо СССР979,(54) СПО РУКЦИЙ МУ НАГР (57) Исп строени ления подверг ОНСТ- ЕСКОмашиноиз готоврук ций, ции цик вива ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР)(71) Минский автомобильныйтут проблем надежности имашин АН БССР(56) Авторское свидетельствоМ 846363, кл. В 62 О 21/02,СОБ СБОРКИ МЕТАЛЛ ПОДВЕРГАЕМЫХ ЦИКЛ УЖЕН,ИЮ .ользование: относится к ю, в частности к способам борных металлоконст емых в условиях эксплуат Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам изготовления сборных металлоконструкций, подвергаемых в условиях эксплуатации циклическому нагружению,Известен способ изготовления сборной металлоконструкции - рамы транспортного средства, заключающийся в изготовлении лонжеронов и поперечин.с последующим их монтажом.Причиной возникновения монтажных напряжений при сборке рамы автомобиля является применяемый в авто- и авиастроении метод упругой (или силовой) сборки,Данный метод представляет собой один из способов технологической компенсации погрешностей изготовления деталей, обладающих малой жесткостью, Данные монтажные напряжения, наиболее опасными их которых явля огся растягивэ ощие, в резуль 1781116 А 1 2лическому нагружению. Сущность изобретения: способ сборки металлоконструкции, подвергаемых циклическому нагружению, включает соединение элементов конструкции при предварительно выбранных отклонениях линейных размеров отдельных элементов для обеспечения. создания в них сжимающих напряжений, формиру)от варианты сборки металлоконструкций с различными номинальными размерами, формой и расположением элементов в заданных геометрических пределах, измеряют нагружен- ность в возможных зонах разрушения, оценивают для каждой зоны величину предела выносливости и сопоставляют ее с допустимой величиной, затем выбирают вариант сборки с соблюдением определенных условий,с переменными эксплуяжениями растяжения напряженность злементем самым снижают ее тате суммированияатационными напрповышают общуютов конструкции идолговечность,Так как размеррукции имеют отклослучайным образония также имеют ссоответственно увность величины долструкции. Это явнедостатком известния сборных металНаиболее близническому решеничения монтажныхметэллоконструкцивиях эксплуатациинию.ы составляющих констнения, распределенные м, монтажные напряжелучайный характер, что еличивает неопределенговечности металлоконляется существенным ного способа изготовлелоконструкций.ким к заявляемому техю является способ нэзнанапряжений в сборных ях, подвергаемых в услоустэлостному рэзруаесуммирования эксплуатационных нагрузок с монтажными напряжениями растяжения, зона разрушения переместится в нелимитирующую до создания монтажных напряже 25 ний область. Для любой конструкции осуществляют типичные потенциальные зоны разрушения и создание благоприятных 30 условий для одних может осуществляться значительным ухудшением для других.Сборные металлоконструкции дляповышенияпрочности имеют развитые зоны соединений - узлы, Каждая стыковочная по 35 верхность узла имеет свою реальную форму и расположение с какими-то отклонениями от номинального значения в пределах допусков чертежа. При сборке стыков в узел изза укаэанных отклонений также могут возникать монтажные напряжения, которыми необходимо, управлять, т.е, не только. длина элементов определяет величину монтажных напряжений.Кроме того в известном способе не определено; как осуществлять назначение величины сжимающих напряжений, чтобы указанный метод был эффективен, Напряжения, которые возникают в результате технологических операций, влияют на пределвыносливости конструкции и только измене ние этого предела определяет эффективность того или иного конструкторско-технологического мероприятия на циклическую долговечность конструкции, К тому же возможно назначение приоритетности по важности не- разрушения, Поскольку разрушение некоторых эон металлоконструкции может вызвать катастрофические последствия, а других нет,Вышеперечисленное существенно снижает достоинство известного способа,В данном способе с целью повышения долговечности рамы транспортного средства создаются напряжения сжатия в опасных зонах, Длину по крайней мере одной поперечины выполняют большей, чем других. В 5 результате упругой сборки в поперечине и на кромках полок лонжеронов создаются напряжения сжатия, Расчет зазоров между поперечинами и лонжероном ведется, исходя из требуемых напряжений сжатия и кон структивных размеров методами сопротивления материалов. Лонжероны при этом рассматриваются как упругая балка.Однако указанный способ обладает ря дом существенных недостатков.Для создания благоприятных напряже-; ний сжатия в одних зонах (лимитирующих долговечность) создаются неблагоприятные напряжения растяжения в нелимитиру ющих долговечность зонах конструкции, Однако не ясен предел, при котором из-за Цель изобретения - повышение усталостной прочности металлоконструкций путем предварительного выбора монтажных напряжений за счет изменения размеров, формы и расположения входящих элементов.Поставленная цель достигается тем, что в способе сборки металлоконструкций, подвергаемых циклическому нагружению, включающему соединение элементов конструкции при предварительно выбранных отклонениях линейных размеров отдельных элементов для обеспечения созДания в них сжимающих напряжений, формируют варианты сборки металлоконструкций с различными номинальными размерами, формой и расположениемэлементов в заданных геометрических пределах, измеряют нагружен- ность в возможных зонах, разрушения, оценивают для каждой зоны величину пре- дела выносливости и сопоставляют ее с допустимой величиной, выбирают вариант сборки, для которого величина 1, определяемая по формулеПс,(-:щщ)ста)а 1 п ) принимает наибольшее значение, где 1, ) - число типичных зон разрушения, лимитирующих и нелимитирующих долговечность конструкции;(78 - значение предела выносливости зоны, полученное в результате варианта сборки;оавь 1 - минимальное значение предела выносливости эоны, обеспечивающее требуемую долговечность конструкции;Сь С - весовые коэффициенты приори. тета для каждой зоны, причем тта - Оави 10 Оа 1 Па 1 вп 0Для реализации способа иэ элементов сборной металлоконструкции, изготовленных в заданных геометрических пределах, формируют варианты сборки с различными номинальными размерами, формой и расположением элементов, При этом танзометрированием с помощью цифрового тензометрического моста и тензорезисторов для каждого варианта сборки устанавливают нагруженность зон разрушений - величину остаточных напряжений оос Их влияние в расчетах на усталостную дол-. говечность учитывают при определении. предела выносливости опасной зоны конструкции (при симметричном цикле нагруже.ния) (т= Ое - атос,43 5 0 Составитель М.Гор Техред М.Моргента ед аказ 4247 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 изводственно-издательский комбина где о - предел выносливости опасной зоны конструкции без учета остаточных монтажных напряжений (при симметричном цикле нагружений);ф - коэффициент чувствительности к 5 асимметрии цикла.Зная эксплуатационную нагружен- ность, для обеспечения долговечности конструкции задают минимально требуемое значение предела выносливости каждой зо ныОавиПоскольку известно, разрушение какой зоны может привести к катастрофическим последствиям, а какой - нет, вводят весовые коэффициен Гы приоритета для каждой зоны 15 С. Причем, чем более высоким является требование к неразрушению данной зоны, тем, . больше единицы назначают весовой коэффициент С. Для равнозначных зон С принимают равным единице. 20У каждого сформирбванного варианта сборкидля каждой эоны оценивают измене-ние значения предела выносливости и сравнивают его с минимально требуемым для зон лимитирующих и нелимитирующих Дол говечность конструкции и окончательно выбирают тот вариант, для которого величина, определяемая по формуле,=1ггавьХ :Ь:.1 а 2) =1 Оа)ви1 принимает наибольшее значение, где 1,-число типичных зон разрушения, лимитирующих и нелимитирующих долго-. вечность конструкции, соответственно;сга - значение предела выносливостизоны разрушения в результате варианта сборки;0 авь- минимальное значение предела выносливости зоны, обеспечивающего требуемую долговечность конструкции;Сь С - весовые коэффициенты приоритета для каждой зоны.При этом для обеспечения неразрушения конструкции в период заданной долговечности должно выполняться условие Оа (7 авиО 0, - пав, О Предлагаемый способ позволяет повысить сопротивление усталости конструкции путем создания монтажных напряжений требуемой величины для обеспечения заданного ресурса. При этом предотвращается перенапряжение зон нелимитирующих долговечность и учитываются все геометрические характеристики элементов конструкции, Формула изобретения Способ сборки металлоконструкций, подвергаемых циклическому нагружению, включающий соединение элементов конструкции при предварительно выбранных от- клонениях линейных размеров отдельныхэлементов для обеспечения создания в них сжимающих напряжений, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения усталостной прочности металлоконструкций путем предварительного выбора монтажных напряжений за счет изменения размеров, формы и расположения входящих элементОв, формируют варианты сборки металлоконст-рукций с различными номинальными размерами, формой и расположением элементов в заданных геометрических пределах, измеряют нагруженность в возможных зонах разрушения, оценивают для каждой зоны величину предела выносливости и сопостав-ляют ее с допустимой величиной, выбираютвариант сборки, для которого величина 1, определяемая по формулеа:.Мшз )1=д С,=1 у и( ф-:д "д.)Оаминпринимает наибольшее значение, где 1, ) - число типичных зон разрушения, лимитирующих и .нелимитирующих долговечность конструкции;гъ - значение предела выносливости зоны, полученное в результате варианта сбОрки;брамин -минимальное значение предела. выносливости зоны, обеспечивающее требуемую долговечность конструкции,Сь С - весовые коэффициенты приоритета для каждой эоны, причем оа -гга минО (7 а -0 а минО бацевич л Корректор Н,Тупица