Способ оптимизации параметров подкрепленной цилиндрической оболочки

(51)М. Кл.3 а 01 И 3/12 ГосударствеииыИ комитет СССР по делам нзобретеииИ и открытиИДата опубликования описания .23.1 180(72) Авторы изобретения А,В.Саченков и Л.У.Бахтиева Казанский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет Имени В.И,Ульянова-Ленина) ПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАИЕТРОВ ПОДКРЕПЛВНЦОЙ,; ;:-у 1;.,ч,ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИолоч брау ю Изобретение относится к исследова- ребер и расставляют оставшиеся ребра ниям устойчивости тонкостенных кон- на одинаковом расстоянии друг от друструкций, а именно к способам опрейте- га до тех пор, пока не произойдет л ния оптимальных параметров подкреп-местная потеря устойчивости оболочки, еб ления оболочек при нагружении их все- после чего уменьшают толщину ре ер сторонним внешним давлением, и может пУтем снятия по одному кольцу до оббыть применено при создании реэервуа- щей потери устойчивости, а толщину и ров высокого давления, летательных число ребер рассчитывают. из следующих и плавучих средств. 16,соотношений,Х 3/л У 2 Известен способ оптимизации пара- й:Юо,855метров подкрепленной цилиндрической) т 31 Е 1 з11 оболочки, заключающийся в том, что . ф Е-чамф подкрепленную внутренними .ребрами и где Р - заданная величина давлениями закрепленную по торцам цилиндрическую 1 м и ". коэФФициент Пуассона оболочки оболочку нагружают внешним давлением В - радиус оболочки; До общей потери устойчивости (1). ф - длина оболочки;недостатком способа является низ- Е - модуль упругости об ки; кая точность определения минимального Ь - толщина оболочки веса при заданной нагрузке, так как ,о Е - модуль упругости ре параметры подкреплений находят из при- Б - число ребер; ближенной теоретической зависимости Я(Й)- толщина ребра, и при их определении не учитывается . На чертеже схематически изображено несущая способность оболочки миннмаль- устройство для реализации способа. ного веса при заданной нагрузке. . 25 Цилиндрическую оболочку 1, подкрепЦель изобретения - повышение точ- ленную ребрами 2, состоящими из отности достижения. дельных колец 3,. нагружают внешним давЦель достигается. за счет того, что лением, Цилиндрическая оболочка 1 эав качестве подкрепля щих ребер исполь- креплена по торцам и снабжена кольцезуют съемные кольца, уменьшают число., выми крышками 4 и 5 со штуцерами б и7 для подвода жидкости от насоса и для стравливания воздуха соответственно, В полость между цилиндрической оболочкой 1 и наружной оболочкой 8 подают жидкость от насосаДавление жидкости измеряют манометром 9.В основу предлагаемого способа положен тот Факт, что при определенной толщине ребер цилиндрическая оболочка, нагруженная всесторонним внешним давением, испытывает не общую пбтерю, ус-(0ойчивости, а потерю устойчивооти в пролетах между ребрами. При этом несущая способность оболочки намного увеличивается, так как известно, что величина. критической нагрузки обратно пропорциональна длине оболочки. Оптимальной толщиной ребер считается та кая их минимальная .толщина, при которой оболочка теряет устойчивость по отсекам. Оптимальным числом ребер считается такое их минимальное число, 20 при котором оболочка, нагруженная заданной величиной давления, не теряет устойчивость, Для оптимизации параметров подкрепления на оболочку насаживают число колец, заведомо большее оптимального, с толщиной заведомо большей оптимальной, затем оболочку закрепляют по .торцам, нагружая заданнойвеличиной внешнего давления и путем постепенного уменьшения числа З( колец и их толщины определяют минимальные параметры подкреплений, при которых оболочка не теряет устойчивость,Реализацию способа осуществляютследующим образом,Измеряют толщину, длину, радиусоптимизируемой оболочки, определяюттеоретические значения числа ребери их толщины по зависимости (1) и (2),затем подкрепляют оболочку на равном 40расстоянии И друг от друга внутренними ребрами с толщиной Н(И), причем,ребра целесообразно составлять из отдельных колец которые могут сниматься и толщина которых может быть равна толщине оболочки, половине толщины,четверти и т. д. в зависимости от необходимой точности определенияпараметров подкреплений, затем закрепляютторцы оболочки, приваривая к ним жест кие фланцы, создают в йолости междукорпусом и испытываемой оболочкой,внутренняя поверхность которой доступна для визуального наблюдения, давление заданной величины. Если оболочкапри этом не теряет устойчивость, снимают одно ребро, расставляя оставшиеся на одинаковом расстоянии друг отдруга и вновь нагружают, повторяяоперации до тех пор, пока оболочка неиспытает местную потерю устойчивости Щв пролетах между ребрами, после чегопостепенно снимают с каждого ребрапо одному тонкому кольцу до тех пор.пока .не произойдет общая потеря устойчивости. 65Формулу (1) для определения Я получают из условия равенства критической нагрузки пролета и заданной величины давления, при этом критическую нагрузку пролета Р определяют по известной формуле для однородных оболо- чек 0,855 ЕЬ 2О где В,д ф - длина пролета.формулу (2) для Н(И) получают иэ условия равноустойчивости всей подкрепленной оболочки и пролетов между ребрами, при этом критическую нагрузу пролета определяют по приведенной ыше Формуле, а критическую нагрузку подкрепленной оболочки определяют следующим образом, Записывают известные выражения для критических давлений оболочки и ребра Й2 р. 4 р: 1 .): лице1и - волновое число;Р - критическая нагрузка ребра;Р - иэгибная жесткость ребра,Из условуя Р =Р находят п:18/Х тиф-ф-где (Р:у)фЯЭ. Подставля я найденное п в Р и приравнивая Р к критической нагрузке отсека, голу- чают Н(И) и при этом считают, что ребро выполняет функцию закрепления у промежуточного между заделкой и шарнирным опиранием. Формулы (1) и (2) справедливы для Тонких оболочек средней длины, т,е. таких, у которых вв ,Е.М,91 фь",при условии шарнирного И.Р 30опирания торцов, Однако они могут быть использованы в качестве ориентира для любых оболочек с любым закреплением,Способ оптимизации параметров подкрепленной цилиндрической оболочки обеспечивает более высокую точность достижения минимального веса при заданной нагрузке, Составление ребер иэ отдельных тонких колец и варьирование толщиной колец позволяет добиться необходимой точности. Уменьшение веса подкрепленных оболочек позволяет сэкономить материал, идущий на их изготовление.Формула изобретенияСпособ оптимизации параметрбв подкрепленной цилиндрической оболочки, заключающийся в том, что подкрепленную внутренними ребрами и закрепленную по торцам цилиндрическую оболоку на гружают внешним давлением до общей781674 30 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Маневич А.И. Экспериментальное исследование устойчивости подкрепленных цилиндрических оболочек при внешнем .давлении.-Прикладная механика, т. 5, вып. 5, 1969 (прототип). 5 Е е 1-Р Составитель О ГУбеРниеваТехред М ПеткоК ктор М. Демчи Редактор А. Судын ис раз 1019 . Подтвенного комитета СССРбретений и открытий-35, Раушская наб., д. 4 аказ 8118 6 ТиВнИИПИ Государспо делам иэ3035, Москва, Ж лиал ППП фПатентфф, г. Уагород, ул, Проектная, 4 потери устойчивости, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышенияточчости достищения минимального весапри заданной нагрузке, в качестве подкрепляющих ребер используют съемныекольца, уменьшают число ребер и расставляютоставшиеся ребра на одинаковом расстоянии друг от друга до техпор, пока не произойдет местная потеря устойчивости оболочки, после чегоуменьшают толщину ребер путем снятияпо одному кольцу до общей потери ус.тойчивости, а толщину и число реберрассчитывают иэ следующих соотношений гдеРВ 8 - Е Ь 5 рННч) -заданная Величина давления;коэффициент Пуассона оболочки;радиус оболочки;длина оболочки,модуль упругости оболочки;толщина оболочки)модуль упругости ребра;число ребер;толшина ребра.