Реферат по предмету "Коммуникации и связь"


Общая методика выполнения прочностных расчетов

ОБЩАЯ МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ РАСЧЕТОВ

При обработки конструкций радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), ее составныхчастей и деталей радиоконструктору необходимо оценить качество принятыхконструкторско–технологических решений для выбора оптимального варианта илиопределения степени соответствия требованиям технического задания (ТЗ).
В процессе эксплуатации на несущие элементы конструкции РЭА,электроэлементы и узлы действуют различные механические силы. На стационарнуюРЭА действует, в основном, сила тяжести самой конструкции и ее составныхчастей. Аппаратура, устанавливаемая на подвижных объектах, а также стационарнаяРЭА во время транспортировки подвергается внешним механическим воздействиям:вибрациям (периодическим колебаниям) или ударам (кратковременно действующимсилам).
В ТЗ на конструирование РЭА, как правило, регламентируется следующиепараметры механических воздействий :
линейное ускорение а, м/c2, илиперегрузка rп, g;
частота вибраций f, Гц, или полоса частот Δf, Гц ;
амплитуда вибраций А, мм ;
продолжительность вибраций Т, ч;
длительность ударного импульса tи, мс ;
частота ударов в минуту ,υ ;
число ударов N.
Цель расчетов статистической, вибро– и ударопрочности конструкций –определить параметры механических напряжений в конструкциях РЭА в наихудшихусловиях и сопоставить их с предельно допустимыми.
Если из расчета выяснится, что прочность конструкции РЭА недостаточна, токонструктор принимает решение о вводе добавочных элементов крепления, ребержесткости, отбортовок и других упрочняющих элементов или о применении дляконструкций материалов с лучшими прочностными или демпфирующими свойствами.
Теория сопротивления материалов является основой для оценкистатистической прочности конструкций РЭА.
Точнаяметодика для расчета вибрационной и ударной прочности конструкций поканедостаточно разработана, поэтому обще принятым инженерным подходом является приведениединамических задач к статическим. При выполнении оценочных прочностных расчетовстуденту следует придерживаться методики, содержащей несколько этапов :
1) выбор расчетных моделей конструкций РЭА и ее элементов ;
2) определение нагрузок, испытываемых элементами конструкций: напряжений,растяжений σр, смятия σсм, среза tср ;
3) расчет допускаемых значений прочности элементов конструкций – напряженийрастяжения [σ ]р, смятия [σ ]см, среза [ t ]ср ;
4) сравнение расчетных показателей прочности с допускаемыми.
При оценочном расчете деталей конструкций на прочность принято считать,ели расчетные напряжения σ и t в опастных сечениях не превышают допустимых, то прочностьконструкции соответствует требованиям ТЗ. Следовательно, условие обеспечениепрочности выражается зависимостями :
σ ≤ [ σ ] или t ≤ [ t]
В проектных расчетах параметры конструкций а или внешних воздействийφ, обеспечивающие требования прочности, определяются из соотношений :
а = f ([ σ ], [ t]); Р = φ ([ σ ], [ t]).
При расчете прочности конструкцию РЭА условно заменяют эквивалентнойрасчетной схемой, для которой известно аналитическое выражение основныхколебаний f0. Основное условие заменысостоит в том, чтобы расчетная схема наилучшим способом соответствовалареальной конструкции и имела минимальное число степеней свободы.
Наиболеечасто применяются два вида моделей – балочное и пластинчатые.
К балочным моделям следует приводить элементы конструкций призматическойформы, высота (толщена) которых мала по сравнению с длиной. Концы жесткозащемлены, оперты или свободны.
К жесткому замещению приравнивают сварку, пайку и приклеивание, к опоре –винтовое закрепление.
В нижеприведенных формулах приведены виды и схемы балок при различныхнагрузках и соответствующие им расчетные соотношения для определениямаксимального прогиба zmax, м; максимальногоизгибающего момента Мизг, Н·м и частоты собственных колебаний f0Гц.Здесь e – модуль упругости материала, Па; I – момент инерции, м4; l– длина, м; М и m – масса блоков и балки, кг; Р –сила, Н.
Пластинчатые модели студенту следует использовать для тел призматическойформы, высота (толщина) h которых мала по сравнению сразмерами основания а, в. Крепление пластин жесткое, опертое илисвободное. Жесткое закрепление (нет угловых и линейных перемещений): сварка,пайка, приклеивание, закрепление несколькими винтами. Шарнирная опора (нетлинейного перемещения, но возможен поворот по опертой стороне): направляющие, закрепление1–2 винтами или разъемом. Свободная сторона пластины допускает линейные иугловые перемещения.
Собственная частота пластины с распределенной нагрузкой, Гц :
/>(1.1)
/>
где Ka – коэффициент определяемый способомкрепления пластины и соотношением ее сторон а, в;
/>D = 0,09Eh3– жесткость платы, Н·м ;
/>a, в, h – собственно длина, ширина, высота пластины, м ;
/>m'' = m/ав –распределенная по площади масса пластины, кг/м2.
/>Если в центре пластины сосредоточена масса М, а по площади распределенамасса пластины m, целесообразно применять формулу :
/>(1.2)
Для пластины с числом точек крепления n = 4, 5, 6
/>(1.3)
где А = 1/а2 при n = 4; А = 4/(а2+в2)при n = 5; А = 1/4а2 при n= 6.Для круглых пластин, жестко закрепленных по контуру
/>(1.4)
где R – радиус пластины, м; D= 0,09Eh3 – жесткость пластины,
Н·м; m'' = 0,318m/R2 – распределенная по площади массы пластины m.
Величина прогиба Zmax, м, и частота собственныхколебаний элемента конструкции f0, Гц,связаны формулой Гейгера:
Повышениепрочности можно достичь, используя ребра жесткости, которые должны крепиться нетолько к пластине, жесткость которой они повышают, но и к опорам конструкции.
Для прямоугольной пластины, свободно опертой по контуру и имеющей ребражесткости, параллельные осям координат.
/>(1.6)
где а в – длина и ширина пластины, м; ах, hx – параметры сечения ребра, параллельного оси Х,м; Вх, By – жесткости ребер, параллельных осямсоответственно X и Y, Н·м,
Bx = 0,09Eaxhx3;By = 0,09Eвyhy3;
Mx, My – масса ребер; r, K – число ребер, параллельных осямсоответственно X и Y; mn – масса пластины, кг; n,m – число полу волн в направлении осей X и Y; D –цилиндрическая жесткость пластины, Н·м.
/> />
Если ребра, параллельные оси Y отсутствуют, то
/>(1.7)
Расчет элементов на прочность следует проводить исходя изосновных соотношений теории сопротивления материалов:
при растяжении – сжатии
σр–сж = р/s ≤[ σ ]р–сж ;
при срезе

tср =р/s ≤ [ t ]ср ;
при изгибе
σи = Мu / W
при кручении
tкр= Мкр / Wp ≤[ t ]кр,
где Р – усилие действующее на деталь, Н; S – площадьсечения детали, м2; Mu, Mкр – изгибающии и крутящии моменты, Н·м; W, Wp – моменты сопротивления приизгибе и кручении, м3 .
Таким образом, определение нагрузок сводится к определению сил имоментов, действующих на деталь.
Нагрузки статистического режима :
а) сила тяжести P, H:P = mg, где m– масса элемента, кг; g – ускорение свободного падения g = 9,8 м/с2
б) сумма систем сил (равнодействующая),
/>
в) момент силы, Н·м; Mp = Ph;
г) сумма моментов сил, Н·м:
/>
д) момент сопротивления сечения W ;
е) момент инерции сечения I.
Нагрузки при вибрациях
P = mgηnn(1.8)
где m – масса детали с учетом массы элементов,закрепленных на ней, кг; g – ускорение свободногопадения, м/с2; nn – вибрационнаяперегрузка, действующая на деталь при резонансе; η– коэффициент динамичности, позволяющий привести задачу к статической,
/>(1.9)
здесь δ0– параметр, пропорциональный коэффициентудемпфирования β,
/>(1.10)
К – жесткость элемента, Н/м, К = 4π2f02m; f – частота вибраций, Гц; f0–частота собственных колебаний элемента, Гц.
В околорезонансной области частот
/>(1.11)
где ψ – логарифмический декремент затухания.
Нагрузки при ударах если принять форму ударного импульса прямоугольной,длительностью τ, то ударную нагрузку можно определить по формуле
/>(1.12)
где Uн – начальная скорость элемента конструкциипри ударе; Uк – конечная скорость элемента конструкциипри ударе.
Начальную скорость обычно находят из равенства потенциальной икинетической энергий, например при падении РЭА с высоты
/>
Скорость в конце удара определяется коэффициентом восстановления Кв.
/>
Тогда выражение (1.12) принимает вид
/>(1.13)
Для более сложных форм ударных импульсов необходимо определить спектрвоздействующих частот и рассчитать ударную нагрузку как взвешенную суммуспектральных составляющих.
Для моделей типа балок и пластин при падении конструкции ударнаяперегрузка

/>(1.14)
где Н – высота падения, м; Zmax – максимальныйпрогиб детали, м.
В качестве допускаемых параметров прочности обычно принимают допускаемыемеханические напряжения в конструкциях.
Допускаемые механическим напряжением называется такое безопастноенапряжение, которое деталь может выдержать в течение заданного срокаэксплуатации.
Допускаемое напряжение при расчете деталей на прочность определяется поформулам :
[ σ ] = σпред/n и [ t ] = tпред/n,
где σпред, tпред – продельные значения механических напряжений;n – запас прочности.
Определение запаса прочности при статических нагрузках. При постоянныхнапряжениях, возникающих при статических нагрузках, прочность хрупкогоматериала и материала с низкой пластичностью определяется приделом прочности σпред= σв, а пластичного – приделом текучести σпред =σт.
Запас прочности устанавливают в виде произведения частных коэффициентов :
n = n1n2n3, (1.15
где n1 – коэффициент достоверностиопределения расчетных нагрузок и напряжений; при повышенной точности n1 = 1,2 – 1,5; для оценочных расчетов n1 = 2 – 3; n2–коэффициент, учитывающий степень ответственности детали, обусловливающийтребования к надежности; для мало ответственных и не дорогих деталей n2 = 1 – 1,2, если поломка детали вызывает отказ –n2 =1,3, аварию – n2=1,5; n3 – коэффициент, учитывающийоднородность механических свойств материалов, который при статических нагрузкахследует выбирать в зависимости от степени пластичности материала (σт/σв): при σт/σв = 0,49 – 0,55 коэффициент n3 =1,2 – 1,5; при σт/σв= 0,55 – 0,70 n3 =1,5 – 1,8; при σт/σв= 0,7 – 0,9 n3 =1,8 – 2,2. Для деталей,отлитых из пластмасс, n3 =1,6 – 2,5; дляхрупких однородных материалов n3 = 3 – 4;для хрупких неоднородных материалов n3 = 4 –6. При переменных нагрузках для однородных материалов и высокоточныхтехнологий n3 = 1,3 – 1,5, для среднегоуровня технологии n3 = 1,5 – 1,7; дляматериалов пониженной однородности n3 = 1,7– 3.
Прочность при цилиндрических нагрузках. В процессе эксплуатации на деталиботовой, морской, возимой и носимой РЭА в большинстве случаев действуютнагрузки, циклически изменяющиеся по частоте и амплитуде. Следовательно, в нихвозникают различные циклические напряжения. Необходимо различать следующиеосновные циклы напряжений:
1) симметричный знакопеременный, когда наибольшие и наименьшие напряженияпротивоположны по знаку и одинаковы по значению ;
2) асимметичный знакопеременный, когда наибольшие и наименьшие напряженияпротивоположны по знаку и неодинаковы по значению ;
3) пульсирующий, когда напряжения изменяются от нуля до максимума.
Придел выносливости для симметричных циклов обозначают индексом (–1), дляпульсирующих – индексом (0).
Приделы выносливости на изгиб с симметричным циклом :
для стального проката σпред = σ-1=(0,2–0,3)σв(1+ σ0,2/σв),где σ0,2 – условный придел текучести при статическом растяжении;
для стального литья и медных сплавов σпред = σ-1=(0,3–0,4)σв ;
для алюминиевых и магнитных сплавов σпред = σ-1=(0,3–0,6)σв ;
Приделы выносливости при симметричном цикле связаны ориентировочной зависимостью:
t-1 =(0,5 – 0,7)σ-1 .
Приделы выносливости при пульсирующем и знакопеременном симметрических циклахсвязаны зависимостями :
при изгибе σпред = σ ≈ (1,4 – 1,6)σ-1;
прирастяжении σпред = σ0 ≈ (1,5 – 1,8)σ-1(1.16)
Эти зависимости справедливы для деталей, длительное время работающих прициклических нагрузках (свыше 107 циклов).
Если вибрация или удары носят кратковременный характер, допускаемоенапряжение при N циклах
σN = σ-1+ 0,167 (σT– σ-1) (в – lgN) (1.17)

Список использованных источников
1.  Основы теории цепей: Методические указания к курсовойработе для студентов – заочников специальности 23.01 “Радиотехника”/ Сост.Коваль Ю.А., Праги О.В. – Харьков: ХИРЭ, 2001. – 63 с.
2.  Зернов Н.В., Карпов В.Г. “Теория электрических цепей”.Издание 2-е, перераб. и доп., Л.,”Энергия”,2002.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Труднощі становлення національної преси на Східній Україні початку ХХ ст. Мовна проблема
Реферат Толстой Время пришло
Реферат Автоматизированный энергосберегающий электропривод вентиляторов в свинарнике-маточнике
Реферат Региональная наука У.Айзарда
Реферат Покровский, Иосиф Алексеевич
Реферат Отчет о практике по менеджменту на ОАО Измайловская мануфактура
Реферат Aeschylus Essay Research Paper Aeschylus was born
Реферат Geo univ kiev
Реферат Общий план проведения аудиторской проверки
Реферат The Boer War Essay Research Paper Boer
Реферат Common Sense Essay Research Paper Common Sense
Реферат Индивидуальная психология как путь к познанию и самопознанию человека, Адлер Альфред
Реферат Дзяржаўна-прававое значэнне Першага з езда Саветаў БССР.
Реферат «Универсальная 32-битная среда для расчета и проектирования строительных конструкций feat 2000»
Реферат Способы обучения и принципы, положенные в основу методики занятий физическими упражнениями