Bel-cable.ru

Блог инженера Электрика
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Серии розеток и выключателей Siemens

Розетки и выключатели способны выполнять не только практическую, но и важную декоративную функцию. С помощью таких элементов можно подчеркнуть стилистику помещения, добавить необходимые акценты, оригинальные изюминки. Компания VivaSet предлагает купить дизайнерские розетки и выключатели лучших брендов: ABB, Bironi, Berker, Legrand, Siemens и др. Благодаря большому ассортименту у нас Вы сможете подобрать красивые комплектующие под любой интерьер: в доме, квартире, гостинице, офисе, магазине и проч.

От обычных электророзеток и выключателей дизайнерские модели отличаются эффектным оформлением. Это может проявляться в следующих характерных чертах:

  • необычных расцветках;
  • использовании комбинаций оттенков;
  • нестандартной форме;
  • стилизации под разноплановые материалы (камень, дерево и др.), античность и т. п.;
  • наличии орнаментов, узоров.

Преимущество использования дизайнерских розеток и выключателей заключается в том, что они помогают придать оригинальность интерьеру дешево и без выполнения дополнительных работ. Стоимость таких комплектующих действительно ниже по сравнению со многими другими элементами декора. Устанавливать выключатели и розетки приходится практически во всех помещениях.

1. Виды зависимых времятоковых характеристик

Наиболее известными являются зависимые характеристики согласно ГОСТ МЭК 60255-151-2014. Зависимые характеристики в данном документе описываются формулой вида

Зависимые времятоковые характеристики защит. Часть 1

Рис.1. Общая формула зависимых кривых согласно ГОСТ МЭК 60255-151-2014

Однако, в отечественной практике данную формулу принято представлять в следующем виде

Зависимые времятоковые характеристики защит. Часть 1

Рис.2. Общая формула зависимых кривых в отечественной лит-ре

где K, α, β – определенные коэффициенты, а I*=I/Iс.з. – относительный ток срабатывания защиты.

Видно, что данные формулы практически идентичны, за исключением второго слагаемого TMS*c, которое отвечает за перемещение кривой вдоль оси времени. При задании кривой при помощи точки согласования защит, а не посредством коэффициента К формулы становятся полностью идентичными. Далее будет рассматривать построение зависимых кривых согласно формуле на Рис.2

Уставками (настраиваемыми величинами) в этой формуле являются параметры Iс.з. и K. Коэффициенты α и β, для определенного типа кривой, являются известными величинами

Наиболее известными и часто применяемыми зависимыми времятоковыми характеристиками у нас в стране являются нормально инверсная (INV), сильно инверсная (VERY), чрезвычайно инверсная (EXT) и зависимая с длительным временем (LONG)

Ниже приведены значения коэффициентов α, β для данных кривых:

нормально инверсная (INV): α = 0,02; β = 0,14

сильно инверсная (VERY): α = 1; β = 13,5

экстремально инверсная (EXT): α = 2; β = 80

зависимая с длительным временем (LONG): α = 1; β = 120

За счет разных коэффициентов получается разный наклон кривых проходящих через одну расчетную точку. Это свойство используется для обеспечения селективности защит.

Различные зависимые защитные кривые

Рис. 3. Основные зависимые характеристики

На Рис. 3 все кривые начинаются от значения Iс.з. (в примере это 100 А). Также все кривые, кроме LONG, проходят через одну точку согласования (в примере это 300 А, 5 с). С кривой LONG есть одна особенность – о ней поговорим позже.

Пусть вас не смущает небольшая визуальная разница в наклоне кривых – просто график построен в логарифмическом масштабе по оси времени (Y). Так, например, разница во временах срабатывания между кривыми EXT и INV на токе 200 А составляет 5,4 с.

Коэффициент К для зависимых защитных кривых

Рис. 4. Времена срабатывания защиты при применении различных кривых

Кроме того, вы можете изменять значение коэффициента К для того, чтобы перемещать кривую «вверх-вниз». Изменение К аналогично указанию другой точки (Iсогл., tсогл.), через которую пройдет ваша кривая, при сохранении начального тока срабатывания (Iс.з.).

Давайте покажем это для двух кривых INV с одинаковым током срабатывания Iс.з. = 100 А при значения К1 = 0,79 и К2 = 1,59

Нормально инверсная защитная кривая

Рис. 5. Результаты изменения коэффициента К

Как видно из Рис. 5 изменение коэффициента К с 0,79 до 1,59 для нормально инверсной кривой дало изменение времени при токе согласования в 5 с.

Таким образом, имея один ток согласования с нижестоящей защитой (он вычисляется по известным формулам, которые мы здесь не приводим) можно получить различный наклон характеристик и различные времена срабатывания для конкретной защиты.

Также известна кривая RI, которая имитирует защитную характеристику одного из первых индукционных реле в мире, которое разработала фирма ASEA (ныне ABB). Ее график и примерная формула приведены ниже

Защитная кривая типа RI

Рис. 6. Характеристика реле индукционного RI (аппроксимация)

Кроме того, ввиду широкого распространения в России электромеханических реле РТ-80 и РТВ были попытки описать их кривые математическими формулами, для последующей имитации в микропроцессорных терминалах, а также для более удобного отображения на картах селективности. Вот один из примеров.

Читайте так же:
Выключатель заднего хода солярис акпп

Характеристика реле РТ-80 (аппроксимация)

Рис.7. Характеристики реле РТ-80 и РТВ (аппроксимация)

Стоит отметить, что данные формулы дают большую погрешность и использовать их стоит только, если вы применяете микропроцессорный терминал РЗА, в котором они запрограммированы (указано в Руководстве по эксплуатации).

Если вы строите на карте селективности характеристику реального реле РТВ или РТ-80, то лучше выбирать характеристики реле из соответствующей базы данных. Подробнее почитать об этом можно здесь

В Гридис-КС (PRO) учтены оба варианта задания характеристик этих реле. Вам остается выбрать подходящий

На что обратить внимание при выборе?

  1. Тип машинки.
    Аппараты разделяются на 2 типа: вентиляционные и конденсационные.
    Это очень важный момент, так как первый тип выводит влагу, вытянутую из вещей, на улицу при помощи специальной трубки.
    Поэтому вентиляционные сушилки ставят в таких местах, в которых есть доступ к выходу на улицу.
    Конденсационные собирают влагу в отдельный бокс, поэтому могут быть установлены где угодно.
  2. Соответствие со стиральной машиной.
    После стирки вещи становятся тяжелее и поэтому очень важно, чтоб вся загрузка из стиралки смогла поместиться в сушильной машине.
  3. Тепловой насос.
    Он позволяет значительно экономить энергию, и доступен в устройствах конденсационного типа.
    После процесса сушки насос снова нагревает охлажденный воздух и запускает его в камеру, таким образом, агрегат потребляет значительно меньше энергии.
  4. Уровень шума.
    В процессе работы устройство может быть достаточно громким.
    Поэтому при покупке стоит обратить на уровень шума, который, в идеале, не должен превышать 60 дБ.
    Однако агрегаты с уровнем шума 70-80 дБ тоже вполне приемлемы.
  5. Программы.
    Каждая из сушильных машин оснащена множеством основных и дополнительных программ.
    Однако каждый должен определить их для себя самостоятельно.
    Поэтому очень важно определить для каких вещей устройство будет использоваться постоянно и подбирать такую машинку, в которой будут все необходимые программы высушивания.
    При этом стоит обратить внимание на дополнения, такие как: подсветка, электронное табло, звуковое оповещение и т.д.

Клапаны Siemens

2-ходовый муфтовый клапан Siemens VVI46.25

Клапаны Siemens представляют собой устройства, предназначенные для контроля подачи и расхода теплоносителей в системах ОВК. Газовые, радиаторные, регулирующие и смесительные клапаны характеризуются особым уровнем качества и долговечности. Устройства обеспечивают бесперебойную работоспособность котла и способны регулировать объем подаваемой жидкости, корректировать силу горения и перекрывать газовую подачу в зависимости от запросов электронной платы.

Газовые клапаны

Клапаны Siemens: газовые, радиаторные, регулирующие и смесительные по доступным ценам

Двойные газовые клапаны линейки VGD — устройства класса «A» нормально закрытого типа. Используются с исполнительными механизмами (запорными и регулирующими клапанами) типа SKP для медленного открытия и быстрого закрытия, а также в качестве регулирующих или отсечных клапанов на горелках вентиляторного типа и газовых теплогенераторах.

Одноступенчатые газовые клапаны серий VGF, VGG, VGH разработаны для монтажа в отопительном оборудовании, работающем на газе (теплогенераторы, промышленные агрегаты, газовые линии и линии приточного воздуха). Используются совместно с приводами SKP и SQX.

Радиаторные клапаны

Прямые (ADN, VDN, VD, VPD) и угловые (VEN, VUN, AEN, VPE) радиаторные клапаны созданы для применения в двухтрубных системах отопления, фэнкойлах и охлаждаемых потолках для обеспечения индивидуального комнатного регулирования и ограничения подачи тепла.

Регулирующие и смесительные клапаны

Устройства предназначены для использования в системах ОВК, для установок, работающих с применением воды, в закрытых системах, например: в фанкойлах, эжекционных доводчиках, малых обогревателях и охладительных приборах. В линейке производителя представлены: 2-, 3-, 4-ходовые муфтовые и фланцевые клапаны, приборы с байпасом и двумя выходами для манометра, дисковые поворотные затворы, комбиклапаны.

Газотурбинные электростанции Siemens – установки — силовые станции — технические особенности

  • Газотурбинные установкиSiemens могут работать на двух видах топлива.
  • ЭлектростанцииSiemens имеют сухое подавление выбросов — низкое воздействие на экологию
  • Сервис установокSiemens может осуществляться на месте.
  • Общий тепловой КПД достигает 97%. возможно заменить достаточно быстро.
  • Загрязнение компрессора ГТД может устраняться при работе и в отключенном состоянии.
  • ЭлектростанцииSiemens компактны.
  • Газотурбинные установкиSiemens имеют низкое соотношение расходы – мощность.
  • Затраты на установку относительно невелики.

Кофемашины Siemens EQ.300 TI35A209RW, TI353201RW, TI353204RW – то же самое, что EQ.3. Обзор

В конце 2020 года Siemens произвел техническую смену артикулов и названия своей самой доступной линейки кофемашин: была EQ.3, стала EQ.300. А про них у меня есть два обзора, про младшие, и про старшие модификации.

На этом можно было бы закончить обзор, но новые читатели, которые не привыкли еще доверять мне с первого предложения, могут не оценить. Придется чуть развернуть.

Siemens TI35A209RW EQ.300 = Siemens TI301209RW EQ.3 = Bosch TIS30129RW

Это абсолютно одинаковые кофемашины. Разве что подставка для чашек стала с чуть другими прорезями, да декоративная полоска посередине фронтальной панели покрашена в общий цвет корпуса – чёрная, а была серебристая. Bosch отличается и то больше.

Читайте так же:
Как наклеить обои вокруг выключателя

Siemens TI35A209RW EQ.300 vs Siemens TI301209RW

Технически и функционально это ровно то же самое на 100%:

Заварочный узел (блок) кофемашины Siemens TI35A209RW EQ.300

  • Странная кофемолка с одним плоским керамическим жерновом и тремя степенями настройки помола. Спорна хотя бы тем, что поменять жернов отдельно (если сломался по какой-то причине, например, камушек в зернах оказался) проблематично, по регламенту меняется весь узел в сборе.
  • Типовая помпа, развивающая до 15 бар давления.
  • Проточный термоблок мощностью 1300 Вт.
  • Капризный фирменный винтовой заварочный узел, который вмещает от 5 до 14 грамм кофе. Капризный он потому, что его функционирование очень критично к зазорам, выработкам пластика. Поэтому его жизненно важно как можно чаще промывать под краном и обязательно регулярно смазывать, раз на 200 приготовлений. Иначе заварочное устройство клинит. И это полбеды. Проблема в том, что в некоторых местах вырабатывается (стирается) пластик, и оно становится неремонтопригодно. Поэтому следить за этим винтовым заварником нужно очень тщательно, что, понятно, всем лень, оттого столько обращений в сервисы.
  • Бункер для зерна на 250 грамм, бак для воды на 1,3 литра, который располагается сзади слева, контейнер для жмыха на 10 порций. Доступ к резервуару для отходов, а также съемному заварочному устройству, спереди – фронтальная панель полностью открывается налево. Как и в прошлых обзорах обращу внимание, что бак для воды у Siemens EQ300 маловат, если сопоставлять его с внешними габаритами корпуса – они совершенно обычные, не маленькие.
  • 3 настройки крепости, отсутствие настроек температуры – а на Сименсы и Боши люди часто жалуются, что варят они холодновато на их вкус. И объективные замеры это подтверждают.
  • Везде сквозит «бюджетность», «начальность» модели. Отсутствие экрана, только светодиодные индикаторы. Невозможность запустить на приготовление две чашки кофе подряд (нет кнопки «2 чашки»), нет возможности приготовить кофе из молотого. В принципе, это все не сильно-то и нужные функции, но у таких же по цене конкурентов они, как правило, есть.
  • Фирменный уклон вкуса эспрессо в кислинку. Про это подробнее в соответствующем материале.

Ваш домашний бариста

По-прежнему ручной погружной капучинатор называют автоматическим

Кроме черного кофе (эспрессо и кофе крема – по сути, это лунго), машина умеет готовить капучино и латте макиато, а также взбивать отдельно молоко. Собственно, это и есть пять клавиш прямого запуска рецептов на передней панели, они сенсорные, как и все остальные кнопки у машины:

Cамое интересное – модуль капучинатора. Он тут в виде парового сопла с насадкой на манер панарелло, но заявляется производителем не как ручной, а как автоматический. Вы его опускаете в чашку с молоком, и перед подачей кофе он сначала взбивает молоко в чашке посредством пара.

Не (полностью) автоматический капучинатор у модели Сименс EQ300

Я бы назвал капучинатор в кофемашине Сименс TI35A209RW и остальных модификациях EQ.300 ручным, ну или на край полуавтоматическим: вы его сами опускаете на нужную высоту (которую сами должны определить, подсказка – опускайте чуть-чуть ниже уровня молока в чашке), поднимаете и потом очищаете. Кроме того, количество молока в порции нельзя запрограммировать, просто потому, что вы сами его наливаете в чашку. Сколько налили – столько и вспенится, увеличение объема будет примерно в полтора раза, если молоко подходящее. В следующий раз нальете другое количество – получатся другие пропорции молока и кофе. Потому что объем кофе машина будет добавлять один и тот же.

Кстати, объем эспрессо и лунго можно настраивать в пределах 25-60 мл (с завода 25) и 80-200 мл (с завода 80) соответственно.

По всем признакам капучинатор – просто паровой кран, который объединен с диспенсером кофе в один модуль. Такая реализация имеет как плюс – вы можете опустить его в чашку с молоком и отойти, – так и минус. Полностью вручную взбить молоко можно эффективнее и равномернее, просто это требует немного сноровки. Вообще, по итоговому результату взбивания, этот погружной капучинатор сопоставим с ручным под «управлением» среднестатистического пользователя. Автоматизация проявляется в том, что кружку не нужно держать под соплом во время взбивания, ее можно один раз поставить, опустить «хобот» и отойти.

Читайте так же:
Выключатели автоматические однополюсные применение

Внезапный РАФ

У такого капучинатора есть некоторый дополнительный плюс, который достался «по наследству» от чисто ручного капучинатора — под ним можно делать какао и «раф-кофе», когда кофе с молоком взбиваются вместе в одной кружке.

Наливаете в чашку 10% сливки, добавляете порцию эспрессо, немного ванильного сахара (5-15 грамм по вкусу), можно еще каких-то сиропов/специй, а потом опускаете хобот и запускаете программу «молоко» для итогового взбивания смеси.

Отличия более дорогих Siemens TI353201RW и TI353204RW

Эти модификации по логике должны быть аналогами EQ.3 s500, но внезапно оказалось, что они обрезаны относительно старых Сименсов:

  • Нет активного подогрева чашек сверху, а сама эта площадка пластиковая, а не металлическая.
  • Настроек степеней помола столько же, сколько у базовой TI35A209RW – 3, а у прошлых s500 было 5.

Siemens EQ.300 TI353201RW TI353204RW difference

Получается, что не считая другого цвета передней панели (серая и под бронзу, соответственно), все бонусы Сименс TI353201RW и TI353204RW относительно описанной выше в обзоре TI35A209RW, это:

  • Двухстрочный текстовый экран.
  • 5 степеней крепости против 3. Что, кстати, не особо нужно, потому что добавлены только промежуточные, макс и мин – те же. Для знатоков кофемашин Бош и Сименс — у этих моделей нет DoubleShot.
  • Добавлена кнопка запуска приготовления двух кофе друг за другом (вверху-слева на сенсорной панели управления). Так себе бонус, конечно, но отметить надо.

Так что здесь доплата по большому счету только за экранчик.

Резюме отзыва

Производитель сменил название, добавив два ноля в конце, и получились Siemens EQ.300. Старшие модификации – TI353201RW и TI353204RW – расстались с активным подогревом чашек и за запрашиваемые деньги интереса, я считаю, не представляют в принципе.

Младшая Siemens EQ.300 TI35A209RW является точной копией прошлой начальной кофемашины бренда, и, что характерно, на момент написания обзора продается за ту же самую цену в 26 тысяч рублей. Рассматривать её нужно как автомат с ручным капучинатором, но без необходимости держать навесу емкость с молоком. Если вам близок фирменный уклон вкуса Сименсов и Бошей (в кислинку), то её можно с натягом рассмотреть к покупке. Но огорчает не совсем позитивная статистика по заварочным блокам – они очень требовательны к уходу, в том числе, к регулярной смазке. В остальном ничего нового.

Расчет прочности и устойчивости крупногабаритной вакуумной камеры в Simcenter Femap с NX Nastran

Для всех ответственных конструкций необходимо проводить расчеты по предельным состояниям. В этой статье я представлю процесс создания расчетной конечно-элементной модели конструкции крупногабаритной вакуумной камеры с последующим анализом прочности и устойчивости. Проведение расчетов на прочность и устойчивость – один из важнейших этапов итерационного процесса проектирования сложных конструкций.

Далеко не все расчетные комплексы позволяют смоделировать конструкцию сложной формы поверхностными конечными элементами, а тем более использовать в одной расчетной модели несколько типов конечных элементов. Для анализа конструкции крупногабаритной вакуумной камеры я буду использовать расчетный комплекс Femap с NX Nastran. В ходе работ определю напряженно-деформированное состояние (НДС) крупногабаритной вакуумной камеры (рис. 1) и критическую силу потери устойчивости, представлю вариант улучшенной конструкции, а также расскажу о нелинейном анализе потери устойчивости.


Рис. 1. Геометрическая модель крупногабаритной вакуумной камеры

Введение

Испытания на герметичность в вакуумной камере проводят с целью проверки способности летательных или подводных аппаратов, корпусов изделий либо отдельных блоков и частей не допускать проникновения воздуха или воды в корпус отсека или аппарата. При этом в процессе испытаний сами вакуумные камеры подвергаются значительным нагрузкам от разницы давления внутри и снаружи камеры.

Цикл пневмовакуумных испытаний крупногабаритной техники является наиболее объективным методом, позволяющим в наземных условиях контролировать соблюдение жестких требований к герметичности отсеков и бортовых систем. Значительные нагрузки, с которыми связаны испытания, требуют изготавливать крупногабаритные вакуумные камеры из стали большой толщины и с ребрами жесткости, а предварительно проводить расчеты камер на прочность и устойчивость.

Читайте так же:
Выключатель для скрытой проводки одноклавишный valena 774401 характеристики

Описание конструкции вакуумной камеры

Исследуемая вакуумная камера состоит из цилиндрической обечайки, собранной из сегментов, и двух полигональных крышек, усиленных ребрами жесткости. Одна из крышек жестко прикреплена к цилиндрической части, другая является откидной. Камера крепится к основанию с помощью шести опор.

Вакуумная камера выполнена из стали с модулем упругости 2∙10^11 Па, коэффициентом Пуассона 0,3, плотностью 7850 кг/м3, пределом текучести 270 МПа. Расчетная нагрузка составляет 10^5 Па. Согласно рекомендациям из книги А.С. Вольмира «Устойчивость упругих систем» примем коэффициент запаса по устойчивости равным 0,5 (то есть критическая сила потери устойчивости – не менее 2). Применение данного коэффициента обусловлено наличием начальных неправильностей формы и другими факторами.

Потеря устойчивости оболочек, как правило, происходит внезапно, с образованием глубоких вмятин, обращенных к центру кривизны.

Габариты вакуумной камеры 18,5 на 13,5 м.

Разработка модели. Создание геометрической модели вакуумной камеры

Исходные данные для вакуумной камеры были представлены в виде эскизов (по информации из свободных источников), после чего создана трехмерная модель камеры. Затем трехмерная модель в формате STEP импортирована в Femap с NX Nastran, встроенными инструментами которого были построены серединные поверхности.

Такая модель пригодна для дискретизации на конечные элементы (КЭ) типа «плоская оболочка» («plate»). Этот подход позволяет создать достаточно точную расчетную модель конструкции при меньшей, чем в случае использования трехмерных конечных элементов, размерности матрицы жесткости.

На рис. 2-4 представлена поверхностная геометрическая модель вакуумной камеры.


Рис. 2. Геометрическая модель вакуумной камеры


Рис. 3. Геометрическая модель вакуумной камеры. Крышка


Рис. 4. Геометрическая модель вакуумной камеры. Опоры

Для удобства задания и последующей корректировки толщин части модели бы объединены в группы (рис. 5).


Рис. 5. Геометрическая модель вакуумной камеры. Группы

Создание конечно-элементной модели

На основе геометрической модели была создана КЭ-модель вакуумной камеры. Большая часть конструкции разбита четырехугольными пластинчатыми конечными элементами. Число треугольных пластинчатых элементов невелико, они использовались для построения сетки в переходных областях (рис. 6).


Рис. 6. Конечно-элементная геометрическая модель вакуумной камеры

В исходном первом варианте конструкции толщина цилиндрической части и пластин днища составляет 0,02 м, толщина ребер 0,025 м.

Расчет НДС и устойчивости вакуумной камеры

Результаты линейного статического анализа таковы, что после приложения нагрузки в 10^5 Па максимальные перемещения составляют 0,027 м от прогиба крышки, максимальные напряжения – 26 МПа в цилиндрической части, 87 МПа на крышке. То есть напряжения в целом значительно ниже предела текучести (рис. 7).


Рис. 7. НДС вакуумной камеры

Результаты анализа устойчивости вакуумной камеры показывают, что первые 24 формы потери устойчивости реализованы на крышках камеры. Это означает, что цилиндрическая часть камеры обладает большей жесткостью по сравнению с крышками. При этом критическая сила потери устойчивости составляет 1,34, что меньше допустимых 2 (рис. 8).


Рис. 8. Формы потери устойчивости вакуумной камеры

При переходе к анализу следующего варианта конструкции усилим крышку: увеличим толщину ее пластин, добавим на обе крышки третье кольцо ребер жесткости.

Второй вариант конструкции: толщина цилиндрической части 0,02 м, толщина пластин днища составляет 0,025 м, ребра 0,025 м; на обе крышки добавлено третье кольцо ребер жесткости (рис. 9).


Рис. 9. Конструкция вакуумной камеры с дополнительным кольцом ребер жесткости на крышках

Результаты линейного статического анализа таковы, что после приложения нагрузки в 10^5 Па максимальные перемещения составляют 0,018 м от прогиба крышки, максимальные напряжения – 25 МПа в цилиндрической части и 70 МПа на крышке (рис. 10-12).


Рис. 10. НДС вакуумной камеры


Рис. 11. Напряжения в элементах крышки


Рис. 12. НДС вакуумной камеры

На рис. 13 видно, что в месте стыковки крышки и цилиндрической части напряжения в локальных областях превышают предел текучести. В этих местах необходимо предусмотреть локальные усиления конструкции.

Появление дополнительных колец ребер жесткости на крышках значительно увеличило жесткость крышек – это хорошо видно при сравнении форм потери устойчивости.

Первые 32 формы потери устойчивости реализуются на ребрах жесткости крышки, 33-я (рис. 14) и следующие – на плоских сегментах между ребрами жесткости. Это означает, что цилиндрическая часть камеры обладает большей жесткостью. При этом критическая сила потери устойчивости для первой формы составляет 6,35.

Читайте так же:
Выключатель для термекс аристон


Рис. 13. 1-я форма потери устойчивости крышки вакуумной камеры


Рис. 14. 33-я форма потери устойчивости крышки вакуумной камеры

Формы потери устойчивости из линейного анализа можно использовать при создании «дефектов» в нелинейном анализе. Как следует из названия, линейный анализ потери устойчивости не учитывает нелинейности. Соответственно все контакты и свойства материалов считаются линейными, не учитываются эффекты больших перемещений. Эти факторы делают полученную критическую нагрузку неконсервативной.

Нелинейный анализ как инструмент для оценки потери устойчивости

При проведении нелинейного анализа вакуумной камеры была учтена только нелинейность, связанная с большими перемещениями, потому результаты анализа для данного конкретного расчета являются адекватными только в диапазоне нагрузок до достижения предела текучести. Однако на примере этого расчета мы расскажем о теоретических и практических основах применения нелинейного анализа для оценки потери устойчивости.

По результатам линейного анализа критическая сила потери устойчивости для первой формы составляет 6,35. С целью исследования устойчивости вакуумной камеры зададим нагрузку, в 10 раз превышающую эксплуатационную нагрузку: 10^5 Па, количество шагов приращения нагрузки – 20.

При решении нелинейной задачи заданные нагрузки будут приложены к телу не сразу. В нелинейном анализе нагрузки прикладываются постепенно и фактически решатель последовательно решает множество задач. При линейном статическом анализе всегда делается лишь один шаг: от начального состояния к конечному.

После запуска нелинейного анализа в Femap отображается график (рис. 15), иллюстрирующий в реальном времени количество выполненных итераций и (в случае нашего нелинейного статического анализа) Load Factor, то есть фактор нагрузки от 0 до 1. В правом верхнем углу мы видим информацию о номере текущей итерации (именно так, а не номер шага приращения нагрузки). Каждый шаг приращения нагрузки может содержать в себе несколько итераций – это необходимо для выполнения алгоритмов, реализующих сходимость решения. Если приращение не сходится, это означает, что изменение в нагрузке слишком велико, чтобы перейти к следующему шагу; нагрузка снижается – выполняются дополнительные итерации внутри одного шага.

Вблизи точки геометрической нестабильности Nastran будет делить шаг пополам до достижения максимального количества итераций. При проведении нелинейного анализа вакуумной камеры сообщение с пояснением, что решение не сходится, появилось при уровне нагрузки 0,8 (128-я итерация) – потеря сходимости обусловлена геометрической нестабильностью. Геометрическая нестабильность является причиной потери устойчивости: наклон на графике «сила – перемещение» почти нулевой (чем больше номер решения, тем больше уровень нагрузки), что делает невозможным получение решения. Таким образом, потеря сходимости решения сигнализирует о потере устойчивости конструкции. Более подробно о нелинейном анализе и сходимости рассказано в моей статье «Просто о нелинейном анализе методом конечных элементов. На примере кронштейна».


Рис. 15. График сходимости решения при нелинейном анализе вакуумной камеры

Напряжения на крышке достигают предела текучести при нагрузке 350 000 Па (в 3,5 раза больше рабочей). То есть пластические деформации в элементах конструкции вакуумной камеры начнутся задолго до потери устойчивости.

Важно отметить, что потеря устойчивости может происходить и в области пластических деформаций, потому в некоторых случаях нелинейный анализ является незаменимым инструментом.

Заключение

В процессе анализа вакуумной камеры методом конечных элементов рассмотрены два варианта конструкции. При переходе от первого ко второму варианту была усилена крышка. Второй вариант конструкции в целом удовлетворяет условиям прочности и устойчивости. В местах концентрации напряжений необходимо выполнить местное усиление.

Femap с NX Nastran обладает инструментами, позволяющими производить нелинейный анализ потери устойчивости конструкций с учетом всех видов нелинейностей.

Эта работа выполнена мною в соавторстве (акт приема-передачи документации, авторского права, интеллектуальной собственности, информации от 27 июня 2021 года) с Денисом Александровичем Мироновым, предоставившим описание и эскизы типовой крупногабаритной вакуумной камеры, подготовленные им с помощью материалов из открытых источников информации.

Уважаемые читатели, приглашаю вас на онлайн-конференцию по инженерному анализу Simcenter Femap Симпозиум 2021 (15, 16 сентября в 11:00). Специалисты российских промышленных компаний и разработчики Femap из компании Siemens поделятся инженерным опытом и навыками в сфере конечно-элементного моделирования. Чтобы подробнее узнать о симпозиуме, пройдите по ссылке.

Литература
1. Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем. М.: Наука, 1967
2. Basic Nonlinear Analysis User’s Guide. Siemens.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector