Способ сборки металлоконструкций, подвергаемых циклическому нагружению

 

Использование; относится к машиностроению , в частности к способам изготовления сборных металлоконструкций, подвергаемых в условиях эксплуатации циклическому нагружению. Сущность изобретения: способ сборки металлоконструкции, подвергаемых циклическому нагружению, включает соединение элементов конструкции при предварительно выбранных отклонениях линейных размеров отдельных элементов для обеспечения создания в них сжимающих напряжений, формируют варианты сборки металлоконструкций с различными номинальными размерами, формой и расположением элементов в заданных геометрических пределах, измеряют нагруженность в возможных зонах разрушения, оценивают для каждой зоны величину предела выносливости и сопоставляют ее с допустимой величиной, затем выбирают вариант сборки с соблюдением определенных условий.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (л)5 В 62 D 21/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 Ug вЦР

HQ (21) 4917531/11 (22) 02.01,91 (46) 15.12.92. Бюл. М 46 (71) Минский автомобильный завод и Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (72) А.Н.Панов, M.È.Ãîðáàöåâè÷, Л.И.Кадолко и А.И.Шумский (56) Авторское свидетельство СССР

М 846363, кл. В 62 D 21/02, 1979, (54) СПОСОБ СБОРКИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ, ПОДВЕРГАЕМЫХ ЦИКЛИЧЕСКОМУ НАГРУЖЕН,ИЮ . (57) Использование; относится к машиностроению, в частности к способам изготовления сборных металлоконструкций, подвергаемых в условиях эксплуатации цикИзобретение относится к машиностроению, в частности к способам изготовления сборных металлоконструкций, подвергаемых в условиях эксплуатации циклическому нагружению, Известен способ изготовления сборной металлоконструкции — рамы транспортного средства, заключающийся в изготовлении лонжеронов и поперечин .с последующим их монтажом.

Причиной возникновения монтажных напряжений при сборке рамы автомобиля является применяемый в авто- и авиастроении метод упругой (или силовой) сборки.

Данный метод представляет собой один из способов технологической компенсации погрешностей изготовления деталей, обладающих малой жесткостью. Данные монтажные напряжения, наиболее опасными их которых явля отея растягивэ ощие. в резуль. Ж,, 1781116А1 лическому нагружению. Сущность изобретения: способ сборки металлоконструкции, подвергаемых циклическому нагружению, включает соединение элементов конструкции при предварительно выбранных отклонениях линейных размеров отдельных элементов для обеспечения. создания в них сжимающих напряжений, формируют варианты сборки металлоконструкций с различными номинальными размерами, формой и расположением элементов в заданных геометрических пределах, измеряют нагруженность в возможных зонах разрушения, оценивают для каждой зоны величину предела выносливости и сопоставляют ее с допустимой величиной, затем выбирают вариант сборки с соблюдением определенных условий, тате суммирования с переменными эксплуатационными напряжениями растяжения повышают общую напряженность элементов конструкции и тем самым снижают ее долговечность, Так как размеры составляющих конструкции имеют отклонения, распределенные случайным образом, монтажные напряжения также имеют случайный характер, что соответственно увеличивает неопределенность величины долговечности металлоконструкции. Это является существенным недостатком известного способа изготовления сборных металлоконструкций.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ назначения монтажных напряжений в сборных металлоконструкциях, подвергаемых в условиях эксплуатации усталостному разрушению.

1781116 суммирования эксплуатационных нагрузок с монтажными напряжениями растяжения, зона разрушения переместится в нелимитирующую до создания монтажных напряже25 ний область. Для любой конструкции осуществляют типичные потенциальные зоны разрушения и создание благоприятных

30 условий для одних может осуществляться значительным ухудшением для других.

Сборные металлоконструкции для повышения прочности имеют развитые зоны соединений — узлы, Каждая стыковочная по35 верхность узла имеет свою реальную форму и расположение с какими-то отклонениями от номинального значения в пределах допусков чертежа. При сборке стыков в узел изза укаэанных отклонений также могут возникать монтажные напряжения, которы- 40 ми необходимо, управлять, т.е, не только. длина элементов определяет величину монтажных напряжений.

Кроме того в известном способе не ori) ределено; как осуществлять назначение величины сжимающих напряжений, чтобы указанный метод был эффективен. Напряжения, которые возникают в результате техно45 логических операций, влияют на предел выносливости конструкции и только измене- 50 ние этого предела определяет эффективность того или иного конструкторско-технологического мероприятия на циклическую долговечность конструкции, К тому же возможно назначение приоритетности по важности неразрушения, Поскольку разрушение некоторых эон металлоконструкции может вызвать катастрофические последствия, а других нет.

Вышеперечисленное существенно снижает достоинство известного способа.

В данном способе с целью повышения долговечности рамы транспортного средства создаются напряжения сжатия в опасных зонах. Длину по крайней мере одной поперечины выполняют большей, чем других. В 5 результате упругой сборки в поперечине и на кромках полок лонжеронов создаются напряжения сжатия. Расчет зазоров между поперечинами и лонжероном ведется, исхо дя из требуемых напряжений сжатия и кон- 10 структивных размеров методами сопротивления материалов. Лонжероны при этом рассматриваются как упругая балка.

Однако указанный способ обладает ря- 15 дом существенных недостатков.

Для создания благоприятных напряже-; ний сжатия в одних зонах (лимитирующих долговечность) создаются неблагоприятные напряжения растяжения в нелимитиру- 20 ющих долговечность зонах конструкции, Однако не ясен предел, при котором из-за

Цель изобретения — повышение усталостной прочности металлоконструкций путем предварительного выбора монтажных напряжений за счет изменения размеров, формы и расположения входящих элементов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе сборки металлоконструкций, подвергаемых циклическому нагружению, включающему соединение элементов конструкции при предварительно выбранных отклонениях линейных размеров отдельных элементов для обеспечения созДания в них сжимающих напряжений, формируют варианты сборки металлоконструкций с различными номинальными размерами, формой и расположением элементов в заданных геометрических пределах, измеряют нагруженность в возможных зонах, разрушения, оценивают для каждой зоны величину пре- дела выносливости и сопоставляют ее с допустимой величиной, выбирают вариант сборки, для которого величина I, определяемая по формуле

I

° z о(=-"+ ) (

0a — значение предела выносливости зоны, полученное в результате варианта сборки; ((lamin J — минимальное значение предела выносливости эоны, обеспечивающее требуемую долговечность конструкции;

Сь Cj — весовые коэффициенты приори. тета для каждой зоны, причем тта (оaimin 1 0

Для реализации способа иэ элементов сборной металлоконструкции, изготовленных в заданных геометрических пределах, формируют варианты сборки с различными номинальными размерами, формой и расположением элементов, При этом танзометрированием с помощью цифрового тензометрического моста и тензорезисторов для каждого варианта сборки устанавливают нагруженность зон разрушений — . величину остаточных напряжений (7«

Их влияние в расчетах на усталостную дол-. говечность учитывают при определениипредела выносливости опасной зоны конструкции (при симметричном цикле нагружения) тт„. =aj< — %6

1781116 определяемая по формуле

Х r: > = с- " — - j принимает наибольшее значение, где l, j — число типичных зон разрушения, а +z с(- Я.." .) вечность конструкции, соответственно; !=1 (Oа!мин )

ñ а — значение предела выносливости принимает наибольшее значение, зоны разрушения в результате варианта 40 где l, j — число типичных зон разрушения, сборки; лимитирующих и .нелимитирующих долго(0amln ) — минимальное значение пре- вечность конструкции: дела выносливости зоны, обеспечивающего

С!, С! — весовые коэффициенты приори- сбОРки:

45 тета для каждой зоны. ((та ми„) -минимальное значение пре- При этом для обеспечения неразруше- дела. выносливости зоны, обеспечивающее ния конструкции в период заданной долго- требуемую долговечность конструкции, вечности должно выполняться условие Сь С! — весовые коэффициенты приори0а! (!Уа!в!и ) + 0

50 тета для каждой эоны, причем оа! — (па!„!, ) ) 0 Оа! — (та! мин ) 0

٠— (Оа! мин ) 0

Составитель M.Ãoðáàöåâè÷

Техред М.Моргентал Корректор Н,Тупица (О а!мин )

)+

Редактор

Заказ 4247 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 где ok — предел выносливости опасной зоны конструкции без учета остаточных монтажных напряжений (при симметричном цикле нагружений); ф — коэффициент чувствительности к 5 асимметрии цикла.

Зная эксплуатационную нагруженность, для обеспечения долговечности конструкции задают минимально требуемое значение предела выносливости каждой зо- 10 ны (0amln )

Поскольку известно, разрушение какой зоны может привести к катастрофическим последствиям, а какой — нет, вводят весовые коэффициенты приоритета для каждой зоны 15

С. Причем, чем более высоким является требование к неразрушению данной зоны, тем. . больше единицы назначают весовой коэффициент С. Для равнозначных зон С принимают равным единице. 20

У каждого сформирбванного варианта сборки для каждой эоны оценивают измене- ние значения предела выносливости и сравнивают его с минимально требуемым для зон лимитирующих и нелимитирующих Дол- 25 говечность конструкции и окончательно выбирают тот вариант, для которого величина, определяемая по формуле =7 С (! (!m!" )-)+ 30 ,!=1 (Oaimln ) Предлагаемый способ позволяет повысить сопротивление усталости конструкции путем создания монтажных напряжений требуемой величины для обеспечения заданного ресурса. При этом предотвращается перенапряжение зон нелимитирующих долговечность и учитываются все геометрические характеристики элементов конструкции.

Формула изобретения

Способ сборки металлоконструкций, подвергаемых циклическому нагружению, включающий соединение элементов конструкции при предварительно выбранных от- клонениях линейных размеров отдельных элементов для обеспечения создания в них сжимающих напряжений, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения усталостной прочности металлоконструкций путем предварительного выбора монтажных напряжений за счет изменения размеров, формы и расположения входящих элементОв, формируют варианты сборки металлоконструкций с различными номинальными размерами, формой и расположением элементов в заданных геометрических пределах, измеряют нагруженность в возможных зонах разрушения, оценивают для каждой зоны величину предела выносливости и сопостав- ляют ее с допустимой величиной, выбирают вариант сборки, для которого величина ),