Сопромат пространственные рамы: Пространственные рамы. — Сопротивление материалов.

Содержание

Методические указания по дисциплине «Сопротивление материалов», страница 6

Эпюра М ограничена квадратичной параболой с выпуклостью вниз. Экстремального значения изгибающего момента не надо определять т.к. эпюра Q ось не пересекает.

Определим продольную силу N. (рис. 2.11).

2.10 Построение эпюр для пространственной рамы способом сложения действия сил.

В пространственных конструкциях при определении внутренних силовых факторов действует следующее правило знаков.

33

Продольные силы N растягивающие считаются положительными

(N>0), а сжимающие – отрицательными (N<0).

Поперечные силы и  имеют знаки, совпадающие со знаками проекций этих сил на главные центральные оси инерции в сечении (оси x и y).

Изгибающие моменты  и будут положительными, если, изгибая стержень, они растягивают материал в первой четверти поперечного сечения (M>0). Если материал в первой четверти сжат, действующий изгибающий момент будет отрицательным (M<0).

Эпюры изгибающих моментов строятся по-прежнему со стороны растянутого волокна.

Крутящий момент  будет положительным (>0), если поворачивает сечение по часовой стрелке, и отрицательным (<0), если поворот происходит против часовой стрелки. Эпюра  штрихуется спиралью, чтобы можно было отличить её от эпюр изгибающих моментов.

Рис. 2.12.

34

Рис. 2.13.

Сразу ″зануляем″ нерабочие участки рамы (рис. 2.13.) По раме идем от свободного конца к заделке: 1-2-3 участки, перенося силу из узла в узел.

Условное обозначение продольных сил на эпюрах приведены на рис. 2.14.

Рис. 2.14.

кН- const;

; ; ;

Растянуто заднее волокно.

35

;

кН – const;

;  ;   ;

Растянуто заднее волокно.

– const;

; кН– const;

– const;

Растянуто нижнее волокно.

 — const; 

Растянуто правое волокно.

.

Рис. 2.15.

Сразу ″зануляем″ нерабочие участки рамы идем  от свободного конца к заделке: 4-3 участки (рис 2.15)

36

кН – const;

;  ;  ;

Растянуто нижнее волокно.

кН — const;

;  ; ;

Растянуто нижнее волокно.

              — const.

Рис. 2.16.

Сразу ″зануляем″ нерабочие участки рамы идем  от свободного конца к заделке: 5→4→3 участки (рис 2.16)

кН – const;

;  ; .

Растянуто левое волокно.

кН – const;

37

– const.

Растянуто нижнее волокно.

кН– const;

;

; .

В начале участка растянуто правое волокно, в конце – левое.

Рис. 2.17.

″Зануляем″ нерабочие участки рамы.  Идем  от свободных концов к заделке (рис 2.17).

;

;  кН;

;  ;  кНм.

Растянуто верхнее волокно.

38

;  ;  кН;

;   кНм.

Растянуто верхнее волокно.

кН – const;

;  ;   кНм.

Растянуто верхнее волокно.

Суммируем эпюры от всех нагрузок

(рис. 2.18)

Рис. 2.18.

39

Опасное сечение в заделке, где одновременно действуют:

кН;  кН;  кН;

;  кНм;  кНм.

40

Расчетно-графическое задание.

Построить эпюры всех действующих сил. Данные взять из таблицы 1.

Строка

a

1

40

100

60

100

150

50

1

2

150

60

30

120

60

20

2

3

20

100

50

40

140

60

3

4

40

120

60

80

150

20

2

5

80

40

20

130

50

40

3

41

Вставить варианты

1-50

51-100

42

Библиографический список

Основной

1. Александров А.В., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов. М., Высшая школа, 1995 г.

2. Сопротивление материалов. Под ред. Костенко С.А., М., Высшая школа, 2000 г.

3. Ицкович Г.Н. Сопротивление материалов. М., Высшая школа, 1998 г.

Дополнительный

4. Смирнов А.Ф. и др.  Сопротивление материалов. Высшая школа, М., 1975, 480 с., с ил.

5. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. – М., 1976 (и все другие издания).

6. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. – Наука, 1974 (и все другие издания).

           7. Дарков А.В., Шпиро Г.С. Сопротивление материалов. – Высшая школа, 1980 (и все другие издания).

                8. Писаренко Г. С. и др. Сопротивление материалов. Киев, 1986

43

Составитель  В.Н. Яременко

Методические указания для студентов  всех специальностей.

Издательский центр МГТУ им.Г.И.Носова

455000, Магнитогорск, пр.Ленина, 38

Полиграфический участок МГТУ

Расчет внутренних усилий в пространственной системе

 

В стержнях пространственных рам, ось которых совпадает с осью x возникает шесть составляющих внутренних усилий: продольная сила Nx, действующая вдоль оси стержня, две поперечные силы (Qy, Qz), изгибающие моменты (My, Mz) и крутящий момент (Мкрx).

Положительные направления внутренних усилий показаны на рис. 1:

 

 

Рисунок 1. Положительные направления внутренних усилий

 

Для определения внутренних усилий в основном применяется метод сечений. Условия равновесия отсеченной части стержня или пространственной рамы записываются в виде шести уравнений равновесия: трех уравнений проекций на оси x, y, z и трех уравнений моментов относительно этих же осей.

Рассмотрим пространственную раму (рис. 2, а). Определим усилия в сечении 1 рамы.

 

Рисунок 2. Пространственная рама

 

Эпюры внутренних сил в пространственных рамах удобнее представлять не в общей системе координат x, y, z, а в локальных для каждого (i-го) из стержней системах координат xi, yi, zi, которые выбирают следующим образом (рис. 2, б):

— ось xi направляется вдоль оси стержня от его начала к концу;

— оси yi, zi направляются так, чтобы они были или параллельны осям y и z общей системы координат или образовывали с ними наименьший угол.

Внутренние усилия в сечении 1 определяются по формулам:

 

 

Рисунок 3. Эпюры внутренних усилий в пространственной раме

 

Определение усилий в стержнях статически определимых пространственных ферм можно выполнять методом вырезания узлов. Если вырезается один узел пространственной фермы, то для определения усилий в стержнях, сходящихся в этом узле можно составить три независимых уравнения равновесия. Соответственно, узлы необходимо вырезать так, чтобы в каждом вырезанном узле было не более трех стержней с неизвестными усилиями.

Вычисление усилий в стержнях пространственных ферм можно выполнять способом разложения их на плоские фермы. Это возможно, если боковые грани пространственной фермы являются плоскими, и нет стержней, пересекающих объем фермы, заключенные между боковыми гранями.

Расчет пространственных статически неопределимых стержневых систем ничем не отличается от расчета плоских стержневых систем, т.е. используют метод сил и метод перемещений. Канонические уравнения принятого к расчету метода записываются в традиционной форме.

 

Рамы / Доктор Лом


Разнообразие возможных видов рам настолько велико, что не поддается ни какому описанию, да в этом и нет необходимости. Если действующие нагрузки, геометрические параметры и жесткости элементов рамы известны, то достаточно определить, какая это рама: плоская или пространственная и какая у этой рамы степень статической неопределимости.

Затем можно переходить от заданной системы к основной, строить эпюры единичных моментов, поперечных и продольных сил, одним словом заниматься расчетом рамы одним из многочисленных методов, существующих на сегодняшний день. Но в данной статье мне хотелось бы поговорить не об этом, а о том, как можно перейти от расчетов статически неопределимых балок к расчету рам, по умолчанию являющихся статически неопределимыми конструкциями, точнее наоборот.

Комментарии

Вообще-то даже плоская рама для одноэтажного здания, например, состоящая из колонн, жестко связанных ригелями в рассматриваемой плоскости, не такая уж и простая, но все равно рассчитать такую раму на действие вертикальной равномерно распределенной нагрузки значительно проще, чем пространственную раму многоэтажного, многопролетного здания на различные сочетания нагрузок.

Общий подход при этом можно оставить прежним и рассматривать раму, как многопролетную неразрезную балку. Вот только, если при расчете однопролетной рамы перейти к неразрезной трехпролетной балке сравнительно легко, рассматривая вертикальные стойки рамы, как дополнительные пролеты горизонтальной балки, то при расчете многопролетной рамы следует учитывать возможное влияние промежуточных вертикальных стоек.

Комментарии

Конечно же горизонтальные нагрузки, действующие на раму, могут быть разными: сосредоточенными и(или) распределенными, точки или места приложения горизонтальных нагрузок также могут быть разными. Однако самой распространенной из горизонтальных нагрузок для рам является ветровая нагрузка. Для упрощения расчетов такую нагрузку часто рассматривают как сосредоточенную, приложенную в одном из узлов рамы.

Если в рассматриваемой плоскости рамы не предусмотрены диафрагмы жесткости, то горизонтальная нагрузка будет передаваться на элементы рамы.

Комментарии

Имеется прямоугольная рама с 4 пролетами. Вертикальные элементы — стойки — и горизонтальные элементы — балки — имеют одинаковую длину l и жесткость EI. На раму действует равномерно распределенная вертикальная нагрузка, одинаковая во всех 4 пролетах, горизонтальной нагрузки нет (см. рис. 493.1).

При таких исходных условиях расчет рамы большой сложности не представляет, так как симметричность рамы и действующей нагрузки, а также равные длины и жесткости элементов значительно упрощают решение задачи.

Комментарии
Всего статей по ремонту в этом разделе: 4

%d1%80%d0%b0%d0%bc%d0%b0%20%28%d0%b2%20%d1%81%d1%82%d1%80%d0%be%d0%b8%d1%82%d0%b5%d0%bb%d1%8c%d0%bd%d0%be%d0%b9%20%d0%bc%d0%b5%d1%85%d0%b0%d0%bd%d0%b8%d0%ba%d0%b5%29 — с русского на все языки

Все языкиАбхазскийАдыгейскийАфрикаансАйнский языкАканАлтайскийАрагонскийАрабскийАстурийскийАймараАзербайджанскийБашкирскийБагобоБелорусскийБолгарскийТибетскийБурятскийКаталанскийЧеченскийШорскийЧерокиШайенскогоКриЧешскийКрымскотатарскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧувашскийВаллийскийДатскийНемецкийДолганскийГреческийАнглийскийЭсперантоИспанскийЭстонскийБаскскийЭвенкийскийПерсидскийФинскийФарерскийФранцузскийИрландскийГэльскийГуараниКлингонскийЭльзасскийИвритХиндиХорватскийВерхнелужицкийГаитянскийВенгерскийАрмянскийИндонезийскийИнупиакИнгушскийИсландскийИтальянскийЯпонскийГрузинскийКарачаевскийЧеркесскийКазахскийКхмерскийКорейскийКумыкскийКурдскийКомиКиргизскийЛатинскийЛюксембургскийСефардскийЛингалаЛитовскийЛатышскийМаньчжурскийМикенскийМокшанскийМаориМарийскийМакедонскийКомиМонгольскийМалайскийМайяЭрзянскийНидерландскийНорвежскийНауатльОрокскийНогайскийОсетинскийОсманскийПенджабскийПалиПольскийПапьяментоДревнерусский языкПортугальскийКечуаКвеньяРумынский, МолдавскийАрумынскийРусскийСанскритСеверносаамскийЯкутскийСловацкийСловенскийАлбанскийСербскийШведскийСуахилиШумерскийСилезскийТофаларскийТаджикскийТайскийТуркменскийТагальскийТурецкийТатарскийТувинскийТвиУдмурдскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийУзбекскийВьетнамскийВепсскийВарайскийЮпийскийИдишЙорубаКитайский

 

Все языкиАнглийскийНемецкийНорвежскийКитайскийИвритФранцузскийУкраинскийИтальянскийПортугальскийВенгерскийТурецкийПольскийДатскийЛатинскийИспанскийСловенскийГреческийЛатышскийФинскийПерсидскийНидерландскийШведскийЯпонскийЭстонскийТаджикскийАрабскийКазахскийТатарскийЧеченскийКарачаевскийСловацкийБелорусскийЧешскийАрмянскийАзербайджанскийУзбекскийШорскийРусскийЭсперантоКрымскотатарскийСуахилиЛитовскийТайскийОсетинскийАдыгейскийЯкутскийАйнский языкЦерковнославянский (Старославянский)ИсландскийИндонезийскийАварскийМонгольскийИдишИнгушскийЭрзянскийКорейскийИжорскийМарийскийМокшанскийУдмурдскийВодскийВепсскийАлтайскийЧувашскийКумыкскийТуркменскийУйгурскийУрумскийЭвенкийскийБашкирскийБаскский

Рама или несущий кузов

Итак, взялся за гуж, не говори, что не дюж.
Чёрт меня дёрнул сказать, что напишу статью о размерах сисек конструкциях несущих элементов автомобилей и способах их усиления. Ну что ж, будем писать… Пока только о кузовах.

Итак, на данный момент существует несколько классических конструкций силовых элементов автомобиля.
1. Несущий лонжеронный кузов.
2. Лонжеронная рама с закреплёнными на ней не силовыми элементами.
3. Кузов с интегрированой рамой.
4. Пространственная рама обшитая кузовными панелями. Либо просто пространственная рама.

Первый вариант – несущий кузов.
Самая распространённая конструкция, совмещающая в себе технологичность, удобство, жёсткость и малый вес. Для автопроизводителей самый выгодный вариант.
Части кузова отштамповываются каждая из своего вида стали или алюминия.
Верх рамки лобового стекла и верхние части центральных стоек крыши делают из конструкционной стали. Дверные проемы и пол изготавливаются из стальных сплавов повышенной прочности; а более нагруженные вертикальные части рамки лобового стекла и поперечины, отделяющие салон от багажника – из прочной стали. Наконец, из особо высокопрочной стали делаются подмоторный каркас и балки, перед которыми ставятся бамперы. При этом внешние панели, не влияющие на пассивную безопасность, могут быть не только стальными, но и алюминиевыми, пластиковыми и даже стекловолоконными – применение таких материалов повышает стойкость к коррозии и снижает вес автомобиля в целом.

Все детали кузова и ответственность каждой из них за какие либо конкретные элементы нагрузки или безопасности перечислять не буду, их там вагон и маленькая тележка.
В отличие от рамных, все агрегаты крепятся к кабине, и сама кабина (вместе со всеми внешними и наружными элементами кузова) несет всю нагрузку. Яркое преимущество перед рамами — легкий вес и лучшая жесткость на кручении (в рамных машинах её во многом обеспечивает водружённый сверху кузов, хотя силовым несущим элементом он как бы и не является.). Следствие низкого веса — лучшая управляемость, экономичность и динамика. Другое неоспоримое преимущество — лучшая пассивная безопасность, так как изначально конструкторы могут создать специальные зоны, которые при аварии будут поглощать энергию удара.
И всем бы был хорош несущий кузов, вроде бы всё круто, но… Есть и один очень существенный минус. Из-за того, что все элементы несущего кузова взаимосвязаны и вместе отвечают за всю конструктивную нагрузку, при повреждении одного элемента страдает весь кузов, теряя свои характеристики и жесткость. Есть и другие минусы не несущие таких критических факторов. Например, есть такой фактор, как низкая ремонтопригодность несущего кузова. В отличие от рамы восстановить родную геометрию кузова после повреждений практически невозможно, не говоря уже об исходных характеристиках жёсткости и управляемости.

Ещё у большинства легковых машин со временем начинает деформироваться передняя часть кузова, особенно в местах крепления стоек кузов нажинает «разъезжаться». Проявляется это в связи с эксплуатацией на плохих (читай наших) дорогах, банальной усталости металла и общей нагруженности передней части авто.
И тут к нам на выручку приходит подрамник. Замечательный «кусок рамы» который более равномерно распределяет нагрузку от подвески на несущий кузов и препятствует локальным перегрузкам силовых элементов. Бывает как передний, так и задний. Является наиболее часто применяющимся силовым элементом усиливающим конструкцию несущего кузова.

И ещё большинство кузовных деталей, особенно не относящихся к капсуле безопасности, плохо дружат с сопроматом, что впрочем компенсируется некоторым избытком прочности на этих деталях.
Итак: Несущий кузов применяется на подавляющем большинстве современных легковых автомобилей и автобусов.

Плюсы:
Вес.
Жёсткость на кручение.
Технологичность изготовления.
Высокая степень безопасности из-за поглощения силовыми элементами энергии удара.
Управляемость, вследствие меньшего веса и высоты, а также возможности минимизации паразитных факторов вроде лишних элементов.

Минусы.
Низкая ремонтопригодность.
Низкая жёсткость на излом.
Плохая приспособленность к агрессивным условиям эксплуатации без дополнительных усилений.

Несущая лонжеронная рама с размещёнными на ней прочими элементами конструкции.
Несущая рама в наше время встречается чаще всего на внедорожниках и грузовых автомобилях. Это достаточно мощная конструкция, хорошо приспособленная к агрегатированию на неё кузова-кабины и прочих элементов авто. Использование её на технике подразумевающей тяжёлые условия эксплуатации или серьёзные силовые нагрузки оправдано, и компенсирует большинство её недостатков. Помимо этого такая конструкция обладает большой модульностью, т. е. на одной и той же раме можно построить разные авто, например пикап или вагон, или же, в случае грузовиков седельный тягач или самосвал.
В основе рамы лежит конструкция, к которой крепятся все агрегаты вашего автомобиля, и вся нагрузка (удары от подвески, вибрации от мотора, вес всех агрегатов) ложится именно на нее. Она может быть сварной реже цельнолитой или даже клёпаной. Сварные рамы имеют ряд преимуществ: их части штампуются, большинство деталей сваривается между собой при помощи электросварки, а некоторые элементы делаются съемными (части, к которым крепится силовой агрегат, и те, которые находятся в наиболее часто подверженных деформациям местах).Кабина (место, где размещены водитель и пассажиры) минимальную силовую нагрузку и крепится через элементы, которые полностью или частично убирают вибрации (демпфирующие элементы, как то резиновые, гидравлические или пневматические подушки), к самой раме. Рама же представляет собой жесткую стальную конструкцию, способную выдержать серьезные нагрузки.

Плюсов у такой конструкции много. Во первых, как уже было сказано выше, это модульность. Т. е. «испортив» старый кузов на неё можно с успехом водрузить новый. Кроме того восстановить геометрию повреждённой рамы значительно проще, для этого, правда, придётся демонтировать все навесные элементы. Раму можно весьма эффективно усиливать без применения сложных конструкций, при этом, правда пострадает вес. Но в целом любые усиливающие элементы требуют увеличения веса. Кроме того, у такой машины после долговременной езды по плохим дорогам не будет перекосов дверных проемов и трещин на стойках лобового стекла. И еще немаловажный момент: если взять два внедорожника одного класса, – рамный и безрамный – и посмотреть на их склонность к опрокидыванию, то можно заметить, что первую машину перевернуть существенно сложнее, ведь у нее центр тяжести гораздо ниже.
Но, естественно у такой конструкции масса минусов. Для начала это вес, ведь кроме рамы нам нужен ещё и кузов, который весит хоть и меньше несущего, но всё же немало. Естественно лишний вес сказывается и на управляемости и на расходе топлива. Кроме того на «чувство машины» сильно влияют опорные элементы между рамой и кузовом. При езде на рамном авто сложно отделаться от ощущения валкости и «ватности». Минусом рамной конструкции также является неудобство установки на неё легкового кузова. Либо авто будет избыточно высоким, либо придётся жертвовать местом в салоне. Кроме того от избыточных нагрузок рама может лопнуть, и хотя восстановить её не так уж сложно, но всё же это фактор достаточно неприятный.
Есть свои минусы и в плане безопасности. Хотя практически, при столкновении двух авто тяжёлый внедорожник оказывается более безопасным в силу веса и прочности, то например, при ударе в дерево или столб рама играет злую шутку. Она практически не деформируется, соответственно минимально гася энергию, соответственно вся кинетическая энергия «прилетает» водителю и пассажирам. Не менее неприятный расклад при срыве кузова с рамы. И хотя современные рамы относительно травмобезопасны в этом плане, они всё же проигрывают кузовам.
Итак: несущая лонжеронная рама применяется в большинстве грузовиков и достаточно большём количестве внедорожников.
Плюсы:
Прочность.
Модульность.
Ремонтопригодность.
Хорошая изоляция от шумов и вибраций за счёт элементов крепления кузова к раме.
Лояльное отношение к серьёзным нагрузкам.
Практически никогда не нуждается в серьёзном усилении сторонними элементами.

Минусы:
Вес.
Управляемость и экономичность.
Безопасность при столкновении со слабо деформируемыми препятствиями.

Кузов с интегрированой рамой.
Тут существует 2 варианта.
Представитель первого Jeep Cherokee – конструкция проста до безобразия. Классическая лонжеронная рама с наваренным на неё кузовом.

Представители второго — многочисленные кроссоверы. Например, Suzuki Grand Vitara нового поколения. В этом случае рама и кузов являются равноценно нагруженными элементами. Да и сама рама не такая мощная как на Джипе.

Собственно такая конструкция включает в себя и плюсы, и недостатки, как несущего кузова, так и несущей рамы. Всё зависит от конкретного автомобиля. Там, где рама мощнее, соответственно больше от «рамника», там где рама больше походит на родные лонжероны кузова, больше от авто с несущим кузовом.
Итак: интегрированая рама встречается на кроссоверах и лёгких внедорожниках, реже на среднеразмерных внедорожниках. Своеобразный компромис двух миров, и, что характерно, неплохо работает. Малые нагрузки воспринимает кузов, большие рама.

Пространственная рама.
Пространственная рама представляет собой несущую конструкцию в виде клетки опоясывающей с разных сторон части авто. К ней крепятся все элементы конструкции и декоративные элементы кузова. В серийных авто встречается крайне редко по причине низкой технологичности и сложности изготовления. Лучше всех дружит со сопроматом, поэтому самая прочная при минимальном весе.
Реально применяется при постройке суперкаров или гоночных автомобилей. Было несколько премиум моделей не спортивных авто строящихся на пространственной раме, но на данный момент таковых нет.

Обладает массой плюсов и практически не имеет минусов. Главный минус этой конструкции – цена. Т. к для производства требуется несоизмеримо больше времени чем для любой другой конструкции, то авто с пространственной рамой это либо сверхдорогие суперкары, либо строящиеся в единичных экземплярах гоночные авто.
Лёгкая, прочная с хорошо прогнозируемой деформацией, такая рама, практически, представляет собой несущий гоночный каркас и несущую раму одновременно. Декоративные элементы нужны лишь для того чтоб закрыть саму раму, но не несут никакой силовой нагрузки.

Итак: Пространственная рама применяется при строительстве гоночных авто и суперкаров в силу сложности изготовления и низкой технологичности процесса.
Плюсы:
Вес.
Прочность.
Минимальная деформация в любых плоскостях.
Прогнозируемость деформации при ударах.
Лояльность к высоким нагрузкам.

Минусы:
Цена.
Абсолютная «недружелюбность» к водителю. Вибрации и рельеф будут чётко ощутимы даже с мягкой подвеской.

P. S. Вот такая получилась статья. Не очень длинная и, надеюсь, читабельная и понятная.
Не забывайте жать «волшебные кнопочки» если вам понравилось.
P. P. S Сисек не будет.

Всем доброго времени суток.

Недавно с товарищем начали выбирать оффроад транспортное средство, которое до оффроада должно доехать по шоссе. Стала интересная разница Рама vs Несущий кузов вне оффроада.

Почитал матчасть. Безоговорочно рама для оффроада почти обязательное требование. О плюсах рамы брошу немного материала под катом.

Интересно следующее, чем отличается поведение рамного внедорожника с весом 1,8 тонны от внедорожника с несущим кузовом и таким же весом по трассе со скоростью 100 км в час?

(пост больше интересен комментариями гуру.)

Для тех кто не в теме. Рамная конструкция, это когда в основе автомобиля стоит рама из швеллеров, к которой крепиться вся ходовая, двигатель. Сверху крепиться кузов.

несущий кузов – это когда в сам кузов внедрена несущая конструкция лонжеронов, которые заменяют полноценную раму.

Информация из Википедии

Преимущества
– Рама достаточно проста по конструкции относительно самонесущих кузовов и имеет хорошо отработанные методики расчёта;
– При применении на легковом автомобиле, отдельная от кузова рама позволяет повысить его комфортабельность, обеспечивая лучшую изоляцию от вибраций и шумов, исходящих от агрегатов и шин;
– Отдельная рама считается более пригодной для восприятия больших нагрузок, например при использовании на грузовике или «жёстком» внедорожнике;
– На одной и той же раме могут строиться самые различные модификации и даже автомобили; раму легко удлинить без потери прочности, например для создания многоосного грузовика, удлинённого автобуса или лимузина;
– Рамная конструкция упрощает сборку автомобиля на заводе, в итоге снижая себестоимость — все основные агрегаты собираются на раме, после чего она в сборе прикрепляется к кузову, что проще, чем крепить агрегаты по отдельности на несущем кузове;
– Отдельная рама позволяет легко видоизменять кузов легкового автомобиля, варьировать дизайн и создавать различные модификации, что было одним из основных факторов, обеспечивших широкую распространённость рамных шасси в автостроении США до восьмидесятых годов из-за традиции ежегодного обновления дизайна и частого рестайлинга автомобилей; при рестайлинге меняли кузов, а рама зачастую оставалась прежней. Например, Ford Crown Victoria моделей 1979, 1992 и 1998 годов отличались кузовами, но имели практически идентичные рамы;
– Кузовной ремонт рамного кузова после ДТП существенно проще, чем несущего;

Делаем выводы: жесткость, неубиваемость, простота. что собственно и нужно для оффроада

– Разделение функций рамы и кузова приводит к существенному увеличению массы относительно несущего кузова;
– Рамные автомобили, как правило, при прочих равных (сравнимые размеры, масса, класс автомобилей) имеют худшую пассивную безопасность из-за сложностей с созданием зон запрограммированной деформации;
– .

Предтечи

К тому времени у многих марок стали появляться массовые модели, производство которых стремились удешевить и упростить в числе прочего и за счет снижения материалоемкости и упрощения технологии сборки. Распространенные тогда конструкции с рамным шасси и кузовами на деревянном каркасе к этому не располагали, и, несмотря на более высокую цену стали, кузовостроение переориентировалось с древесины на металл.

Кузова стали варить из штампованных металлических деталей. Конструкторам, получившим в свое распоряжение технологии штамповки каркасных деталей нужного профиля и прочности, оставалось лишь усилить пространственную конструкцию кузова до той степени, чтобы она могла нести на себе узлы и агрегаты всего автомобиля.

Методики расчета и технологии металлообработки к тому времени достигли того уровня, когда стало возможным при массовом производстве достигать небольшого веса и достаточной жесткости трехмерной системы.

Lancia Lambda Torpedo 4 Series 1922-1924

Opel Olympia 1935-1937

Так, собственно, и родился несущий кузов автомобиля. Первые безрамные серийные легковушки — итальянская Lancia Lambda (1922 г.) с открытым кузовом «торпедо». Потом были компактный седан Opel Olympia (1935) и ставший впоследствии легендарным переднеприводный Citroen 7 Traction Avante (1934). Они показали, что рама для массовой легковой машины вовсе необязательна. Но эти автомобили были сродни сегодняшней Tesla или BMW i8. О них знали все, но имели очень немногие.

Перелом

К середине ХХ столетия обозначилось еще одно существенное преимущество цельнометаллического несущего кузова перед рамной конструкцией. Общественность начала заботиться о пассивной безопасности транспортных средств. Краш-тесты показали, что машины с лонжеронной рамой опасны при самых распространенных столкновениях — фронтальных.

Слишком жесткая рама не позволяла «передку» автомобиля деформироваться и в нужной степени поглотить энергию удара, в итоге пассажиры в салоне получали смертельно опасные травмы от удара о детали интерьера.

У безрамного автомобиля оказалось гораздо проще рассчитать зоны деформации для самых «популярных» типов столкновений и обеспечить сохранность «обитаемой капсулы». Несущий кузов также позволял конструкторам при его существенном смятии от лобового удара направить тяжелый силовой агрегат под днище, а не в салон, как нередко происходило у рамной конструкции, закрытой снизу жесткими лонжеронами.

Таким образом, сформировался целый комплекс причин, приведших к отходу от широкого применения рамных конструкций:

1. Появление технологий производства несущих кузовов небольшой массы и достаточной жесткости;

2. Борьба за облегчение автомобилей;

3. Стремление увеличить полезный объем кузова;

4. Желание улучшить управляемость автомобиля за счет снижения центра тяжести;

5. Повышение требований к пассивной безопасности автомобиля.

Автомобиль Nash 1942 г. На рисунке выделены усилители кузова.

Долгое расставание

Мир легковых автомобилей расставался с рамами не спеша. В Европе это происходило по мере смены моделей в производственной программе ведущих автомобильных марок, то есть относительно быстро. А вот в Новом Свете процесс затянулся всерьез.

Стремительное развитие потребительского рынка в послевоенной Америке привело к частому, буквально ежегодному обновлению модельных линеек. Непрерывная работа над рестайлингами и сменой моделей облегчалась благодаря рамным конструкциям американских машин: оставляя шасси неизменным многие годы, конструкторы обновляли только кузов.

К тому же рамной архитектуре как нельзя лучше соответствовала концепция американских дорожных дредноутов в целом: высокие требования к плавности хода, большие габариты (длина до 5,5 м, ширина до 2 м), тихоходные многолитровые двигатели (объем до 5-6 л), значительная масса (более 2 т), которая порой выдавалась рекламистами тех лет за достоинство.

Ford Crown Victoria police interceptor

По указанным причинам рамные конструкции продержались в американском автопроме вплоть до 2011 года, когда был закрыт завод, выпускавший последнего из полноразмерных могикан — Ford Crown Victoria, который мы все знаем по американским боевикам 1990-х и 2000-х годов как основной транспорт полиции.

Машина была прочной, выносливой и комфортабельной, хотя по нынешним меркам при существенных габаритах (5,4 х 2,0 х 1,5 м) не могла похвастать соответствующим пространством в салоне. Следующий полицейский Ford — седан Taurus Police Interceptor (о нем мы писали в статье про американские модели, которые нельзя купить в России) — выполнен уже по цельнонесущей схеме.

А как же офф-роуд?

Не так все просто сложилось в сообществе автомобилей-внедорожников: лишить их рамы без существенных потерь оказалось сложнее. Как минимум потому, что езда по плохим дорогам или бездорожью так или иначе предполагает частое «вывешивание» машины — ее диагональный перекос.

Чтобы обеспечить при этом сохранение геометрии несущего кузова, необходимо значительно усиливать его за счет дополнительных косынок, распорок, более мощных балок. В противном случае неизбежны перекосы проемов с невозможностью открыть или закрыть дверь, а то и усталостные трещины в самых нагруженных местах. Ситуация усугубляется тем, что большинство внедорожников имеют крупные пятидверные кузова, обеспечить пространственную жесткость которых еще труднее.

В общем, полностью «забрать» раму у больших внедорожников конструкторы не смогли — ее сделали интегрированной. Иначе говоря, облегченные части обычной рамы встроили в силовой каркас кузова. В первую очередь это были продольные лонжероны, развитые до трехмерной формы в определенных «районах» кузова. Так сделали создатели третьего поколения Land Rover Discovery (2004 г.) или Suzuki Grand Vitara (2005 г.) второй генерации.

Сопромат, ТММ | Вопросы к экзамену

Подошли вопросы по Сопротивлению материалов и ТММ — готовимся! Вопрос 1
  1. Виды деформации бруса. Характер возникающих напряжений.
  2. Внутренние силовые факторы и напряжения, возникающие в сечении бруса при различных видах нагружения. Метод их определения.
  3. Классификация внешних силовых факторов. Способ определения реакций возникающих в опорах, заделке.
  4. Методика построения эпюр, отражающих действие внутренних силовых факторов.
  5. Механические способы определения твердости материала.
  6. Анализ диаграммы растяжения стального бруса. Взаимосвязь закона Гука при растяжении и диаграммы.
  7. Зависимость продольной и поперечной деформации бруса при действии внешнего растягивающего усилия.
  8. Основные допущения, принятые в сопротивлении материалов при расчете элементов конструкции.
  9. Внутренние напряжения, деформации и п
  10. еремещения при продольном нагружении бруса. Способ определения.
  11. Основные характеристики прочности материала, определяемые по диаграмме растяжения материала (диаграмма напряжений).
  12. Статически неопределимые системы, работающие на растяжение-сжатие. Последовательность расчета.
  13. Напряжения, возникающие в брусе при кручении. Зависимость разрушения от внутренней структуры материала.
  14. Как производится расчет бруса на прочность и жесткость при кручении.
  15. Применение закона Гука при кручении. Графическая интерпретация закона Гука.
  16. Расчет статически неопределимых брусьев при деформации кручения.
  17. Приведение распределенной нагрузки к равнодействующей при поперечном нагружении бруса. Построение эпюры поперечных сил и изгибающих моментов.
  18. Внутренние силовые факторы, возникающие в сечении бруса при действии поперечной силы и изгибающего момента,
  19. Последовательность построения эпюр поперечных сил и изгибающих моментов при поперечном изгибе. Их взаимосвязь.
  20. Допускаемые напряжения для материалов. Их экспериментальное определение. Коэффициент запаса прочности.
  21. Напряжения, возникающие в балке при чистом изгибе. Расчет балки на прочность при изгибе.
  22. Определение опасного сечения балки при действии изгибающего момента и поперечной силы.
  23. Внутренние силовые факторы, возникающие в плоской раме при действии сил и моментов.
  24. Последовательность построения эпюр крутящих и изгибающих моментов при деформации пространственной рамы.
  25. Основные виды деформации бруса и возникающие внутренние напряжения. Способ их определения.
  26. Напряжения, возникающие в поперечном сечении бруса при изгибе. Расчет на прочность при изгибе.
  27. Определение поперечных сил и изгибающих моментов при деформации изгиба. Приведение сил к главному вектору, Моментов — к главному моменту при поперечном изгибе.
  28. Определение реакции в опорах при различных способах нагружения и закрепления балки.
  29. Какие свойства материала характеризуют понятия: «Модуль Юнга», «Коэффициент Пуассона», «Коэффициент запаса прочности»?
  30. Закон Гука при растяжении-сжатии стального образца.
  31. Правила построения эпюры сил и эпюры моментов при деформации бруса.

Вопрос 2

  1. Классификация кинематических пар.
  2. Изобразите схемы наиболее распространенных плоских механизмов и объясните принцип их работы и структуру.
  3. Разновидности и классификация групп Ассура, способы образования механизмов.
  4. Определение степени подвижности плоского механизма по его схеме.
  5. Определение степени подвижности пространственного механизма.
  6. Как образуется структурная схема рычажного механизма по Л.В.Ассуру?
  7. Понятие о машине и механизме. Звено. Кинематическая пара. Кинематическая цепь. Условные обозначения.
  8. Определение степени подвижности двухступенчатой зубчатой передачи.
  9. Определение степеней подвижности кулачкового механизма.
  10. Условие существования кривошипа в механизме (теорема Грасгофа).
  11. Пассивные связи и лишние степени свободы в механизме. Способ их выявления. Определение числа степеней свободы механизма.
  12. Структурный анализ плоского рычажного механизма по Асуру.
  13. Разновидности 2-хповодковых групп Асура. Примеры образования механизмов.
  14. Условие существования группы Асура.
  15. Классификация кинематических пар.
  16. Задачи структурного анализа механизмов.
  17. Определение положений механизма, соответствующих крайним положениям, рабочему и холостому ходам.
  18. Масштабные коэффициенты, применяемые в ТММ.
  19. Задачи метрического синтеза плоских рычажных механизмов. Основные и дополнительные условия.
  20. Образование плоских механизмов посредством постановки кинематической цепи на различные звенья.
  21. Преобразование шарнирной 4-хзвенной цепи посредством расширения цапф. Условие Грасгофа.
  22. Синтез плоского рычажного механизма по допустимому углу давления νдоп.
  23. Синтез плоского рычажного механизма по коэффициенту изменения средней скорости выходного звена.
  24. Синтез плоских рычажных механизмов по заданным положениям звеньев (по двум положениям шатуна, по трем положениям шатуна, по двум соответствующим положениям входного и выходного звена.)
  25. Синтез плоских рычажных механизмов по заданному ходу выходного звена.
  26. Синтез кривошипно-коромыслового механизма по заданному ходу выходного звена и коэффициенту изменения средней скорости коромысла.
  27. Синтез кривошипно-ползунного механизма по заданному ходу выходного звена и коэффициенту изменения средней скорости ползуна.
  28. Синтез кулисного механизма по заданному коэффициенту изменения средней скорости кулисы.
  29. Синтез кривошипно-ползунного механизма методом обращения движения.
  30. Синтез рычажного механизма методом замкнутых векторных контуров.

 

 

Настроение: строчу

Музыка: Натиск — В полнеба

 

Задача 8.3. Общий случай сложного сопротивления.

Задача 8.3. Общий случай сложного сопротивления.

Пространственная рама

 

Для пространственной рамы одинакового круглого сечения во всех стержнях и прямыми углами между ними требуется:

1) построить в аксонометрии эпюры отдельно для каждого внутреннего силового фактора;

2) в опасном сечении рамы вычислить расчетный момент по III или IV теории прочности;

3) выполнить проверочный или проектировочный расчет.

Заданная схема показана на рисунке 46, данные для выполнения расчета приведены в таблице 33.

 

Рисунок 46 – Заданная схема к задаче 8.201.3

 

Таблица 33– Исходные данные к задаче 8.201.3

 

q1 q2 q3 P1 P2 P3 l1 l2 l3 d [s]
кН/м кН/м кН кН кН кНм м м м м МПа
20,00 10,00 0,50 0,80 1,00 0,14

Решение:

(для студентов механических специальностей)

1. Выберем для каждого стержня местную систему координат. Расчетная схема показана на рисунке44 а.

ПримечаниеЕсли Н = 0, то зубчатое колесо прямозубое – на расчетной схеме обозначается тремя параллельными горизонтальными линиями. Если Н¹ 0, то зубчатое колесо косозубое – на расчетной схеме обозначается тремя параллельными наклонными линиями.

 

 

Приложение А

(справочное)

 

Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Волжская государственная академия водного транспорта

 

Факультет кораблестроения, гидротехники и защиты окружающей среды

 

Кафедра сопротивления материалов, конструкции корпуса

и строительной механики корабля

 


Дата добавления: 2015-07-18; просмотров: 131 | Нарушение авторских прав


Читайте в этой же книге: Общие пояснения | Пространственная рама 1 страница | Пространственная рама 2 страница | Пространственная рама 3 страница | Пространственная рама 4 страница | Пространственная рама 5 страница | Задача 8.201.1. Изгиб с растяжением | Задача 8.201.2. Изгиб с кручением |
mybiblioteka.su — 2015-2021 год. (0.038 сек.)

Характеристики структуры пространственного кадра

Структура пространственного кадра — это пространственная структура, состоящая из множества стержней, соединенных узлами в соответствии с определенной формой сетки. Как правило, статически неопределимая конструкция высокого порядка может выдерживать сосредоточенную нагрузку, динамическую нагрузку и асимметричную нагрузку и имеет хорошие сейсмические характеристики. Широко используется на стадионах, театрах, выставочных залах, в зале ожидания, на трибунах стадиона, на трибунах, в ангарах и в других случаях. Конструкция космического каркаса имеет следующие характеристики

рама плоская пространственная

Достоинства / Преимущества

  1. Большой пролет.Пролет может быть более 100 метров;
  2. Стандартизация. Все комплектующие могут производиться серийно на заводе, качество легко гарантировать;
  3. Благодаря взаимодействию между элементами пространственной рамной конструкции она имеет хорошую целостность, большую пространственную жесткость и очень устойчивую конструкцию.
  4. Легкий. Конструкция пространственной рамы передает нагрузку за счет осевой силы элемента, прочность материала полностью используется, не только экономит сталь, но и снижает собственный вес.В хорошей конструкции космического каркаса количество используемой стали близко к количеству железобетонных конструкций при тех же условиях, поэтому можно сэкономить много бетона, снизить вес на 70-80% по сравнению с обычной стальной конструкцией, может сэкономить 20-50% стального материала;
  5. Хорошая сейсмостойкость. Поскольку вес космических рам невелик, сейсмическая сила мала, сталь имеет хорошую растяжимость, может поглощать много сейсмической энергии, пространственная жесткость космической рамы велика, конструкция устойчива и не может разрушаться, поэтому она обладает отличными сейсмическими характеристиками;
  6. Высота пространственной каркасной конструкции мала, Пространство можно использовать эффективно.Отношение высоты к пролету обычной стальной конструкции составляет 1/8 ~ 1/10, в то время как отношение высоты пространственной фермы составляет 1/14 ~ 1/20, что может уменьшить высоту здания
  7. .
  8. Быстрая сборка. Компоненты пространственной решетчатой ​​структуры одинакового размера и формы могут производиться партиями на заводах с хорошим качеством, высокой эффективностью и не заполняют пространство площадки строительной площадкой, поэтому рабочая нагрузка на площадку невелика и сокращается срок строительства;
  9. Разнообразные формы и красивый внешний вид. Отлично смотрятся по-разному.Он может покрывать плоскость различных форм, но также может быть разработан в различных формах тела, красивой форме щедрой.

НЕДОСТАТКИ: количество труб, сходящихся на узле, велико, а изготовление и установка более сложны, чем плоская конструкция.

SAFS в течение нескольких лет посвящает разработке космического каркаса, профессиональному производству космического каркаса для различных проектов, таких как авиационный ангар, складское хранение, складская крыша и световая крыша и т. Д.

Для получения дополнительной информации щелкните меня, чтобы получить бесплатное предложение по проекту.

Оценка нестабильности космической дуги-каркаса

Космические каркасы использовались в качестве основы для строительства многих современных зданий, от Лувра во Франции до Globen в Швеции. При проектировании космических каркасов необходимо учитывать риск нестабильности.

Элемент дизайна в современном строительстве

Лувр с его примечательной экспозицией исторических произведений искусства стал центральной достопримечательностью Парижа, Франция.По мере того, как популярность Лувра росла — в конечном итоге он стал одним из самых посещаемых музеев мира — стало очевидно, что оригинальный вход в здание больше не может принимать большое количество посетителей, допускаемых ежедневно. Необходимость входа с большей вместимостью побудила построить пирамиду Лувра во внутреннем дворе музея в 1989 году. Эта структура теперь служит главным входом в здание, спускающим посетителей в просторный вестибюль, а затем перемещающим их на уровень музея. .


Пирамида Лувра. («Двор Лувра с пирамидой» Альвесаспара — собственная работа. Лицензия Creative Commons Attribution Share-Alike 3.0 через Wikimedia Commons).

По сравнению с классической архитектурой Лувра, пирамида была основана на более современном дизайнерском подходе — космическом каркасе. Пространственная рама представляет собой ферменную конструкцию, состоящую из взаимосвязанных распорок, образующих геометрический узор. Эти конструкции, требующие небольшого количества внутренних опор, представляют собой легкое и элегантное решение в области строительства.Кроме того, благодаря присущей им жесткости пространственные рамы могут охватывать большие площади, сохраняя при этом большое сопротивление.

Пирамида Лувра — лишь один из примеров здания, основанного на космической конструкции каркаса. Многие другие сооружения, такие как Eden Project в Англии и Globen в Швеции, также использовали космический каркас в качестве основы для своей конструкции. При его обычном применении в современных зданиях важно изучить, как нагрузки влияют на устойчивость таких конструкций.

Приложение нагрузок к пространственным каркасам

В новой версии COMSOL Multiphysics 5.0, нестабильность пространственной дуги, мы настраиваем и анализируем космическую рамку. В этой эталонной модели рама подвергается сосредоточенной нагрузке в различных точках с небольшой боковой нагрузкой, которая нарушает симметрию конструкции. Описание пространственной рамы и приложенных нагрузок основано на примере из «Трехмерного балочного элемента со смешанным совместным вращением для произвольно больших вращений» от Z.X. Ли и Л. Ву-Куок.


Схема, показывающая геометрию пространственной рамы.

В качестве ограничения все базовые точки кадра закреплены. Вертикальные сосредоточенные нагрузки P приложены к четырем верхним углам пространственной рамы. Между тем, к двум передним углам рамы прилагаются боковые нагрузки 0,001 * P. Эти боковые нагрузки предназначены для нарушения симметрии рамы и реализации управляемой нестабильности. На рисунке ниже показано окончательное состояние деформированного каркаса.


Деформированная пространственная рама.

Затем мы можем оценить взаимосвязь между сжимающей нагрузкой и горизонтальным смещением в точке А рамы.Сравнивая справочные данные с результатами моделирования, график ниже демонстрирует сильное согласие между двумя выводами.


График, связывающий параметр нагрузки P и смещение v. Здесь результаты моделирования сравниваются со справочными данными.

Кроме того, на этом графике подчеркивается нестабильность, возникающая при значении параметра около 8,0, хотя отклонение от линейности можно увидеть гораздо раньше. На практике критическая нагрузка несовершенной конструкции часто намного ниже, чем критическая нагрузка идеальной конструкции, как обсуждалось в предыдущем сообщении блога.

Попробуйте сами

Архитектурное преимущество Space Frame

Одно из главных достоинств каркасных конструкций — их простота в возведении. Обучить рабочую силу на стройке очень легко. Поскольку экономика также играет очень важную роль в проектировании строительных систем. Каркасные конструкции имеют экономичные конструкции. Космические рамы являются одними из самых экономичных по весу легких стальных конструкций. Элементы и узлы разделены и скреплены болтами, образуя рамы.Геометрические формы могут быть как изогнутыми, так и плоскими, с различными типами сеток.

Ниже рассматриваются некоторые из архитектурная грань этого сооружения и ее преимущество перед традиционными состав.

Архитектурный Преимущества космических сооружений

  1. Уникальная простота и красота пространственных каркасных конструкций в архитектуре пространственных структур правильной формы архитектурно привлекательны, красивы и драгоценны, поэтому многие архитекторы выставляют космические каркасы в холлах, общественных центрах и т. Д.а во многих случаях даже используют космические конструкции в фасадах зданий.
  2. Большая гибкость с точки зрения архитектуры, использование повторяющихся, казалось бы, идентичных геометрических форм. Мы могли создавать различные геометрические формы с помощью различных архитектурных решений, дизайнов и производить желаемую архитектором конфигурацию. Общие архитектурные формы включают плоскую форму, дугу, цилиндрические своды, купола, зонтик, пирамиду, синус и т. Д.
  3. Нет необходимости использовать подвесной потолок в пространственных каркасных конструкциях. Прекрасный вид двухслойных сетей в космических структурах, представляющих собой повторяющиеся геометрические формы, обеспечивает приятный вид, который имеет архитектурную ценность, и именно поэтому большое количество архитекторов используют не подвесные потолки, а космические каркасы в общественных центрах, мечетях, аэропортах. , так далее.
  4. Возможность крепления нескольких подвесок к потолку космического каркаса. Учитывая высокую несущую способность, а также многочисленные узлы через равные промежутки времени, он обеспечивает возможность дизайнерского маневра для соединения нескольких подвесок в любой желаемой точке, тем самым создавая уникальные (внутренние) архитектурные произведения.
  5. Возможность расширения пространственных структур с минимальным изменением прежней структуры за счет «необязательности порядка ограничений» в этом типе конструкции — Увеличение / уменьшение площади реализованной пространственной конструкции с любой стороны и любым способом при сохранении прежняя структура и следование советам по дизайну возможно с минимальными затратами.Эта уникальная вместимость космических структур предоставляет архитекторам и работодателям прекрасные возможности для разработки и разработки планов развития. Этой особенности нет ни в одной другой структуре.
  6. Подходящая конструкция для освещения. Предопределенные точки на пространственных конструкциях (узлах конструкции) вместе с возможностью прикрепления точечных светильников или других источников света в любой точке созданной площади поверхности делают обстановку красивой и подходящей для освещения и украшения.
  7. Экономия места.Пространство между слоями космических конструкций — хорошее место для прохождения электрических, механических, тепловых, криогенных и других конструкционных объектов; Кроме того, многочисленные узлы пространственной конструкции обеспечивают необходимое ограничение для прохождения этих коммуникационных сетей объекта без дополнительных затрат и минимизируют их видимость.
  8. Высокий запас прочности. Создание безопасной, красивой и стабильной конструкции — важный параметр для каждого архитектора. Поскольку космические сооружения обладают уникальными особенностями, не многие сооружения могут быть с ними сопоставимы.

Преимущество пространственной каркасной конструкции над обычной и стальной кровлей Строение —

Здания со стальным каркасом считаются чтобы быть идеальным выбором в большинстве строительных секторов в наши дни. Тем не мение, большинство людей не знают о конструктивных преимуществах стальных каркасов. Люди склонны однако полагать, что эти рамки могут использоваться только в коммерческих целях, вопреки общему мнению; эти конструкции можно использовать для жилых целей тоже. Может использоваться для мастерских, гаражей и так далее.

Стальные пространственные рамы используются для различного типа строительного назначения. Эти рамы поддерживаются опорами или бетонные основания. Эти простые конструкции одновременно привлекательны и прочны в состав. Эти рамки могут охватывать большие площади, если они разработаны в определенным образом. Есть различные преимущества, связанные с использованием эти кадры.

  • Пространственные каркасные конструкции легко фиксируются и демонтируются
  • Конструкция имеет красивый вид
  • Эта конструкция подходит для любой геометрической формы и профиля
  • В этой конструкции распределение при очень удобном освещении
  • Распределение нагрузки в эта конструкция хороша благодаря концентрическим и нулевым эксцентричным соединениям в осях
  • Лучше защищает от атмосферного воздействия
  • Обеспечивает лучшую коррозионную стойкость в системе,
  • Эта конструкция сейсмически защищена
  • Конструктивная целостность и общая пластичность превосходны в этой системе
  • Может выдерживать более тяжелые нагрузки от крыши зданий со стальной крышей
  • Нет необходимости в промежуточных опорных колоннах
  • Конструкция пространственного каркаса считается шарнирной, и, следовательно, поддерживающие среды (бетонные или стальные колонны и фундаменты) экономичны, так как отсутствует передача момента от SF к вспомогательным средствам массовой информации
  • 9 0143

    Заключение

    Инновации происходят по всему миру, космический каркас тоже строится по-разному по всему миру.

    Информация и изображение — En.fazasazeh.com, Wiki, mynewsdesk.com, alibaba

    ПРОИЗВОДИТЕЛЬ КОСМИЧЕСКИХ КАРКАСНЫХ СИСТЕМ

    От изящной волны кружевного навеса Transbay Transit Centre до современного матового алюминиевого фасада Nassau Coliseum — космические рамы делают возможными уникальные и асимметричные конструкции. Часто они являются лучшим — если не единственным — решением для сложных архитектурных проектов. DSI Spaceframes — национальный лидер в области космических каркасных систем — занимает лидирующие позиции в проектировании, проектировании, изготовлении и установке космических каркасов.

    Ваш единый источник для космических каркасных систем

    DSI Spaceframes стремится продвигать использование космических каркасов, предоставляя архитекторам, инженерам, подрядчикам, разработчикам, владельцам собственности … и даже художникам … продукцию высочайшего качества и обслуживание клиентов в отрасли . Мы — ваш партнер от идеи до установки — мы работаем вместе с вами, чтобы обеспечить бесперебойную сборку. Фактически, мы проектируем, производим и изготавливаем все под одной крышей. Компания DSI Spaceframes является единственным поставщиком космических рам, полностью принадлежащим и управляемым американцами, поэтому вся продукция DSI Spaceframes производится в США и соответствует требованиям «Покупайте в Америке».

    Благодаря надежной системе, которая используется в Соединенных Штатах и ​​во всем мире более 30 лет, DSI Spaceframes прочно укоренилась в технологии космических кадров. Наша эксклюзивная система System III — самая универсальная и привлекательная из имеющихся шарико-трубных систем. Он предлагает самый большой в мире пролет и самую длинную консоль. Компоненты изготовлены из сертифицированной стали местного производства. Узлы изготовлены из кованой стали… фрезерованы, просверлены и нарезаны резьбой в соответствии с требованиями проекта. Члены имеют гальваническое покрытие с порошковым покрытием для лучшей коррозионной стойкости в отрасли.В результате получается законченная конструкция с прочной, устойчивой к царапинам архитектурной отделкой, привлекательной и простой в уходе. Чтобы удовлетворить ваши дизайнерские требования, наши космические рамки доступны в различных стандартных цветах, а индивидуальные цвета доступны в качестве опции.

    Идеальное применение для космических рам

    Входные навесы
    Системы поддержки крыш
    Конструкции атриумов
    Навесы для платных дорог
    Опорные конструкции для солнечных панелей
    Беседки и солнцезащитные козырьки
    Художественные скульптуры

    Влияние допусков на длину в сопротивлении пространственных рам: Ingenta Connect

    Космические рамы используются в строительстве уже много лет.Были разработаны разные системы и построены тысячи конструкций. Их проектирование и расчет просты для инженера-строителя благодаря методу матрицы жесткости. Их основные проблемы лежат в их геометрии, оптимизация и производство. Одна из их сильных сторон заключается в том, что они представляют собой очень статические конструкции. При выходе из строя одного элемента усилия перераспределяются, чтобы конструкция не разрушилась. Однако гиперстатичность также может стать проблемой, если стержни изготовлены с неправильной точностью. допуски.Несмотря на обычное использование космических рам, глубоких исследований в этой области не проводилось. Поэтому для них нет единых критериев, и он зависит от точности каждого производителя. Исследование проводилось в системе ОРТЗ, которую Ланик использовал в космических фреймах с тех пор. 1978 г. и был разделен на две части. Прежде всего, были проверены производственные допуски системы, измерено 1288 стержней различных размеров и получены ошибки распределения длины построенной системы. Позже, чтобы изучить влияние допусков, было проанализировано 14 проектов.В каждом из них изменение длины стержней было применено в качестве варианта нагрузки. Различия в длине соответствуют нормальному распределению с нулевым средним (без ошибок) и 10 различными стандартными отклонениями, что эквивалентно производственным допускам. Исследования показывают, что стандартные отклонения 0,8 мм позволяют почти вдвое увеличить коэффициент использования по крайней мере одного из стержней с учетом сопротивления сечения и продольного изгиба. В заключение, хотя эти небольшие допуски в десятые доли миллиметра не являются обычными для стальных конструкций, они становятся необходимыми для пространственных рам.Дизайнеры и производители следует это учитывать во избежание проблем. Однако это исследование было проведено с использованием линейных расчетов и показывает влияние только на худший столбец; поэтому необходимо провести более глубокое исследование, изучая нелинейные эффекты и анализ переходных процессов.

    Нет ссылок

    Без цитирования

    Нет дополнительных данных

    Нет статей СМИ

    Без показателей

    Ключевые слова: коробление; распределение; гиперстатический; изготовление; орц; софистик; космический каркас; статистика; допуски

    Тип документа: Исследовательская статья

    Филиалы: 1: Профессор, Школа архитектуры Университета Страны Басков (UPV / EHU) Plaza Oñati 2, 20018, Сан-Себастьян, Испания 2: ЛАНИК I, С.A. Mundaiz 8, 20012, Сан-Себастьян, Испания, электронная почта: [адрес электронной почты защищен] 3: LANIK I, S.A. Mundaiz 8, 20012, Сан-Себастьян, Испания

    Дата публикации: 7 октября 2019 г.,

    Подробнее об этой публикации?
    • Материалы ежегодных симпозиумов МАСС включают статьи, представленные на каждом симпозиуме. Они сгруппированы по тематическим занятиям. Эти ограниченные по объему доклады конференции рассматриваются и выбираются Научным или техническим комитетом каждого симпозиума, и, как правило, включаются только те доклады, которые были устно представлены на конференции.Хотя метаданные статей доступны для общественности, только члены IASS могут просматривать все статьи, авторские права на которые принадлежат автору (авторам). Дополнительную информацию о проектах или исследованиях следует запрашивать у авторов.

    • Информация о членстве
    • Ingenta Connect не несет ответственности за содержание или доступность внешних веб-сайтов.

    2443 Сейсмостойкость — Строительное проектирование

    Одним из важных вопросов, которые необходимо учитывать при анализе и проектировании космических каркасов, является возбуждение землетрясений в случае, если конструкция находится в сейсмической зоне.Реакция конструкции на возбуждение землетрясения носит динамический характер, и обычно требуется динамический анализ. Анализ усложняется тем, что амплитуда ускорений, скоростей и движений грунта четко не определена. Кроме того, жесткость, распределение массы и характеристики демпфирования конструкции будут иметь огромное влияние на ее реакцию: величину внутренних сил и деформаций.

    Динамическое поведение пространственной рамы можно изучить сначала с помощью вибрационных характеристик конструкции, которые представлены ее собственными частотами.Эффекты землетрясения могут быть отражены в усилении реакции за счет взаимодействия с естественными динамическими характеристиками конструкций. Таким образом, двухслойные решетки можно рассматривать как соединенную штифтами пространственную ферменную систему, а ее свободная вибрация формулируется как уравнение движения для свободно колеблющейся незатухающей системы с несколькими степенями свободы. Путем решения обобщенных задач на собственные значения получаются частоты и моды колебаний.

    Для динамического анализа взяты серии двухслойных сеток разного типа и пролетов [7].Результаты расчетов показывают некоторые интересные особенности характеристик свободных колебаний пространственных рам. Разница между частотами первых десяти мод колебаний настолько мала, что частотные спектры пространственных кадров достаточно концентрированы. Изменение любого конструктивного параметра приведет к изменению частоты. Например, граничное ограничение оказывает значительное влияние на основной период пространственной системы отсчета: чем сильнее ограничение, тем меньше основной период.

    Основные периоды большинства двухслойных решеток колеблются от 0,37 до 0,62 с, что меньше, чем у плоских решетчатых ферм сопоставимого размера. Этот факт ясно показывает, что пространственные рамы имеют относительно более высокую жесткость. Изучая взаимосвязь основных периодов различных типов двухслойных сеток с пролетом, было обнаружено, что основной период увеличивается с увеличением пролета, то есть пространственные рамки будут более гибкими для большего пролета. Отклик пространственной рамы с более коротким пролетом будет сильнее.

    Режимы вибрации двухслойных решеток можно разделить в основном на вертикальные и горизонтальные моды, которые появляются попеременно. В большинстве случаев первые моды колебаний — вертикальные. Вертикальные моды разных типов двухслойных сеток демонстрируют, по существу, одинаковую форму, а вертикальные частоты для разных пространственных кадров одинаковой пролета очень близки друг к другу. Было обнаружено, что силы в космическом каркасе из-за вертикального землетрясения в основном вносятся первыми тремя симметричными вертикальными модами.Между первыми тремя частотами вертикальной моды можно установить определенные соотношения:

    , где ov1, ov2 и ov3 — первая, вторая и третья вертикальные частоты соответственно.

    Самый простой способ оценить влияние землетрясения — это квазистатическая модель, в которой динамическое действие грунта моделируется статическим действием эквивалентных нагрузок. Способ определения эквивалентных статических нагрузок введен во многих нормах сейсмического проектирования разных стран.В регионе, где максимальное вертикальное ускорение составляет 0,05g, обычно эффект землетрясения не является определяющим фактором при проектировании, и нет необходимости проверять силы, вызванные вертикальными или горизонтальными

    землетрясение. В области, где максимальное вертикальное ускорение составляет 0,1 g или больше, коэффициент от 0,08 до 0,2, в зависимости от различных кодов, используется для умножения гравитационных нагрузок для представления эквивалентной вертикальной нагрузки землетрясения. Следует отметить, что в некоторых сейсмических нормах динамическая нагрузка, составляющая часть гравитационных нагрузок, снижена на 50%.Значения вертикальных сейсмических сил в элементах двухслойных сеток выше вблизи центральной области и постепенно уменьшаются к периметрам. Таким образом, соотношение сил в каждом элементе из-за вертикального землетрясения и статической нагрузки не является постоянным по всей конструкции. Метод использования эквивалентной статической нагрузки служит только для оценки эффекта вертикального землетрясения и обеспечивает адекватный уровень безопасности.

    Благодаря присущей двухслойным сеткам горизонтальной жесткости, силам, вызванным горизонтальным землетрясением, можно эффективно противостоять.В области максимального ускорения 0,1g, если космические решетки поддерживаются по периметру с малым или средним пролетом, проверка горизонтального землетрясения не требуется. Однако для двухслойных решеток с большим пролетом или если несущая конструкция под ними достаточно гибкая, следует проводить сейсмический анализ в горизонтальном направлении. В случае решетчатых оболочек с криволинейной поверхностью реакция на горизонтальное землетрясение намного сильнее, чем в двухслойных решетках, в зависимости от формы и условий опоры.Даже в области с максимальным вертикальным ускорением 0,05g следует анализировать влияние горизонтального землетрясения на решетчатые оболочки. При таком анализе следует учитывать координирующее действие пространственного каркаса и несущей конструкции. Простой способ согласования — включить упругий эффект опорной конструкции. Это представлено упругой жесткостью, обеспечиваемой опорой в направлении ограничения. Пространственный каркас анализируется так, как будто опоры имеют упругие ограничения по горизонтали.Для более точного анализа опорные колонны принимаются как элемент с изгибной и осевой жесткостью и анализируются вместе с пространственной рамой. В анализ также важно включить инерционный эффект опорной конструкции, который влияет на реакцию космического каркаса на землетрясение в горизонтальной плоскости.

    В случае более сложных конструкций или больших пролетов следует использовать динамический анализ, такой как метод спектра реакции для модального анализа. Такой метод дает хорошую оценку максимального отклика, во время которого конструкция ведет себя упруго.Для космических рам следует учитывать вертикальное сейсмическое воздействие. Однако существует немного записанных данных о поведении такой структуры при вертикальном землетрясении. В некоторых кодах сейсмического проектирования величина вертикальной составляющей может быть принята от 50 до 65% горизонтальных движений. При применении метода спектра отклика рекомендуется использовать от 10 до 20 режимов колебаний для пространственных кадров.

    Для пространственных рам неправильной и сложной конфигурации или важных длиннопролетных конструкций следует использовать метод анализа истории во времени.Количество записей ускорения или синтезированных кривых ускорения для анализа истории во времени определяется в соответствии с интенсивностью, ближним или дальним землетрясением и категорией места. Обычно для сравнения используются не менее трех записей. Этот метод является эффективным инструментом для расчета реакции на землетрясение, когда ожидаются большие неупругие деформации.

    Поведение решетчатых конструкций при динамических нагрузках или, более конкретно, характеристики решетчатых конструкций при землетрясении были главной заботой инженеров-строителей.Для исследования этой проблемы был сформирован специальный комитет ASCE по решетчатым конструкциям, подверженным экстремальным динамическим нагрузкам. Одна из целей состояла в том, чтобы определить, были ли динамические условия исторически критическим фактором разрушения решетчатых структур. Краткий отчет «Динамические соображения в решетчатых конструкциях» [8] был представлен Целевым комитетом в 1984 году. Сообщалось о восьми крупных отказах решетчатых крышных конструкций, но, в частности, ни один из них не был вызван землетрясением.

    С момента публикации отчета ASCE ценная информация о поведении космического кадра во время землетрясения была получена с помощью двух сейсмических событий.В 1995 году в районе Хансин в Японии произошло сильное землетрясение, и многие сооружения были сильно повреждены или разрушены. Однако, по сравнению с другими типами конструкций, большая часть повреждений космических рам, расположенных в этой области, была относительно незначительной [9]. Стоит отметить, что на искусственном острове в Кобе построены две длиннопролетные спортивные арены пространственно-каркасной конструкции, при этом серьезных повреждений конструкции не обнаружено. С другой стороны, серьезные повреждения решетчатой ​​оболочки были обнаружены на конструкции крыши стенда на ипподроме, где многие элементы были прогнуты.Причина поломки не в прочности самого космического каркаса, а в выходе из строя несущей конструкции. Другой пример серьезного повреждения двухслойных решеток в конструкции крыши театра произошел в 1985 году, когда сильное землетрясение произошло в Кашигорском районе Синьцзян-Уйгурского автономного района в Китае [10]. Разрушение было вызвано дефектом в конструкции, поскольку упругая жесткость и инерционный эффект опорных конструкций полностью игнорировались. Поведение космических каркасных конструкций при сильном землетрясении в целом удовлетворительное с точки зрения прочности.Опыт, полученный при сильных землетрясениях, показывает, что космические рамы демонстрируют эффективное пространственное воздействие и, следовательно, достаточно хорошую сейсмостойкость.

    Несмотря на то, что было проведено большое количество исследовательских работ по определению продольной нагрузки решетчатых оболочек, имеющиеся решения не являются удовлетворительными для практического использования. Проблема осложняется эффектом геометрической нелинейности конструкции, а также влиянием системы соединений, в соответствии с которой элементы можно рассматривать как соединенные штифтами, частично или полностью удерживаемые в узлах.Следующие моменты важны при анализе продольного изгиба решетчатых оболочек [11]:

    1. Решение о том, какой вид нелинейности следует использовать — только геометрическую нелинейность при упругом анализе или геометрическую и материальную нелинейность при упруго-пластическом анализе.

    2. Выбор физической модели — эквивалентного континуума или дискретной структуры.

    3. Выбор компьютерной модели и численной процедуры для отслеживания нелинейного отклика для предкритического поведения, диапазона коллапса и посткритического поведения.

    4. Изучение факторов, влияющих на несущую способность — режимы продольного изгиба, плотность сети, геометрические и механические дефекты, пластические деформации, жесткость соединений, распределение нагрузки и т. Д.

    5. Экспериментальные исследования для получения данных для анализа (жесткость суставов, поведение отдельных элементов после заклинивания и т. Д.) И подтверждения теоретических значений.

    Вообще говоря, в решетчатых оболочках может возникнуть три типа коробления:

    1.Изгиб стержня (рисунок 24.25a)

    2. Локальная деформация или выпучивание в месте соединения (Рисунок 24.25b)

    3. Общая или общая деформация всей конструкции (рисунок 24.25c)

    Изгиб стержня происходит, когда отдельный элемент становится нестабильным, в то время как остальная часть пространственного каркаса (элементы и узлы) остается неизменной. Изгибающая нагрузка Pcr прямолинейного призматического стержня при осевом сжатии определяется выражением, где Ee — эффективный модуль упругости, который совпадает с модулем Юнга в диапазоне упругости, I — момент инерции элемента, а I — длина элемента. .Коэффициент a принимает разные значения в зависимости от параметра в скобках. Величины ci и cj характеризуют вращательную жесткость соединений, w0 — начальное несовершенство, e — эксцентриситет концевых сжимающих сил, а m указывает концевые поперечные силы и моменты. Вместо l следует использовать уменьшенную длину l0, когда отношение диаметра соединения к длине элемента относительно велико. На основе уравнения 24.10 проектные нормы для стальных конструкций в разных странах предоставляют методы для оценки продольного изгиба стержня, обычно путем введения коэффициента гибкости l = Hr, где r — радиус инерции сечения стержня.

    РИСУНОК 24.25 Различные типы коробления.

    24.4.4 Стабильность

    Локальное продольное изгибание пространственного каркаса состоит из продольного изгиба, происходящего на одном стыке. Продольное изгибание характеризуется сильной геометрической нелинейностью. Местная потеря устойчивости может возникать, когда отношение t / R (где t — эквивалентная толщина оболочки, а R — радиус кривизны) мало. Аналогичным образом, местное коробление пространственного каркаса может происходить в однослойных решетчатых оболочках.

    На местный изгиб в значительной степени влияют жесткость и нагрузки на соседние элементы. Рассмотрим структуру с штыревым соединением, показанную на рис. 24.26. Изгибная нагрузка qcr в единицах равномерной нормальной нагрузки на единицу площади может быть выражена как

    АЭЛ АЭЛ

    , где A — площадь поперечного сечения элемента, E — модуль упругости, а R — радиус эквивалентной сферической оболочки через точки B-A-B.

    На практике разные типы соединений, используемых в конструкции, будут обладать разной прочностью на изгиб; таким образом, фактическое поведение соединения и узла элемента должно быть включено в определение локальной нагрузки продольного изгиба.аи а = l2 = rR (24,12)

    , где Et — тангенциальный модуль упругости, R — радиус кривизны средней поверхности каркаса, r — радиус инерции, а B — безразмерная жесткость на изгиб сетки, приведенная в таблице 24.5. Для сосредоточенной нагрузки представлены следующие две формулы:

    Читать здесь: Piw

    Была ли эта статья полезной?

    Автоматический анализ упругости второго порядка для стальных пространственных рам

    • Член

      БЕСПЛАТНО
    • Не член

      10 долларов.00

    Фолс, Майкл Д .; Харрис, Бартон Х. (1990). «Автоматизированный анализ упругости второго порядка для стальных пространственных каркасов», Engineering Journal , Американский институт стальных конструкций, Vol.27, с. 82-88.

    Увеличение изгибающих моментов и прогибов из-за взаимодействия между осевым сжатием и поперечными нагрузками широко известно как упругие эффекты второго порядка. Спецификации Американского института стальных конструкций (AISC) для строительства зданий3,4 требуют включения упругих эффектов второго порядка при проектировании стальных конструкций. В прошлом эти эффекты аппроксимировались умножением моментов, полученных в результате линейного анализа, на коэффициент увеличения.Проще и, как правило, более точно вычислить упругие эффекты второго порядка в компьютерной программе анализа методом смещения. Возможны несколько различных подходов к автоматическим вычислениям. Здесь описаны два метода включения упругих эффектов второго порядка в анализ пространственной рамы вместе с компьютерной программой FORTRAN, которая выполняет метод модификации жесткости при проверке стальных широкополочных балок-колонн на соответствие спецификации AISC Load and Resistance Factor Design (LRFD). .

    • Опубликовано: 1990 г., Квартал 2

    Автор (ы)

    Майкл Д.