Исследование напряженно-деформированного состояния изогнутой звукоизолирующей гибкой сетчато-пластинчатой панели

Размещено на http://allbest.ru

Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-производственное предприятие «Прогресс»,

УДК 534.16

Исследование напряженно-деформированного состояния изогнутой звукоизолирующей гибкой сетчато-пластинчатой панели

С.А. Граков, А.В. Зубарев, В.В. Бохан

г. Омск

Звукоизолирующие гибкие сетчато-пластинчатые панели (ГСПП) применяются для снижения вредного воздействия воздушного шума. Они являются перспективными легкими звукоизолирующими конструкциями, представляющими собой основу из сетки, на которой с двух сторон крепятся пластинки [1]. Их отличительная особенность - очень низкая изгибная жесткость, которая позволяет им скручиваться, принимая форму цилиндра, овала или эллипса, в зависимости от геометрических размеров, количества пластинок и радиуса фасок на пластинках.

Такой вид нагружения возможен при транспортировке панелей либо при монтаже. В связи c важностью оценки прочности панели актуальной является задача исследования напряженно-деформированного состояния панели в изогнутом состоянии, например при опирании по линии, соединяющей середины противоположных сторон, под действием сил тяжести. В данном расчетном случае ГСПП под действием внешней силы изгибается до тех пор, пока не наступает контакт по фаскам нескольких, ближайших к закреплению, пластинок.

В изогнутом положении возникает сложное напряженно-деформированное состояние: между ближайшими к закреплению пластинками по причине контакта по фаскам; помимо растягивающих усилий действует также и момент силы относительно точки контакта пластин.

Вопросы прочности при закреплении ГСПП по контуру были рассмотрены в работе [2], однако задача опирания по линии, соединяющей середины двух противоположных сторон, не рассматривалась.

В качестве объекта исследования используется ГСПП размером 460Ч460 мм, состоящая из 7 пластинок в ряд по обеим сторонам. Расчетную схему данной конструкции можно упрощенно представить как консольно заделанную полоску шириной в одну пластинку и длиной в 4 пластинки (использовано свойство симметрии).

Расчет проводится с помощью метода конечных элементов. Конечно-элементная модель представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Конечно-элементная модель расчетного участка ГСПП размером 1Ч4 пластинки.

Сетка моделируется пластинчатыми конечными элементами, сечение которых приведено к эффективному сечению сетки. Пластинки моделируются объемными конечными элементами. Контактное взаимодействие задано между всеми элементами конечно-элементной модели. Граничные условия заданы путем запрета перемещений и углов поворота по всем осям для одной крайней пластинки (пластинка № 4 на рисунке 1). Прикладываемая нагрузка - сила тяжести.

На рисунке 2 приведено деформированное и недеформированное состояние конечно-элементной модели. Здесь видно, что только наиболее удаленная от закрепления пластинка не контактирует с соседней. Максимальное значение перемещений по вертикальной оси составляет 137 мм.

Рисунок 2. Деформированное состояние КЭ модели, показаны основа и нижний слой плиток панели, градации серого отражают поле перемещений.

Для оценки адекватности полученных результатов и верификации расчетной модели был проведен натурный эксперимент. ГСПП размером 7Ч7 пластинок опиралась по линии, соединяющей середины ее противоположных сторон. Под действием силы тяжести панель изогнулась. В ходе эксперимента были измерены максимальные перемещения пластинок путем фиксации деформированной формы ГСПП (рисунок 3).

Сравнение результатов эксперимента и численного моделирования (рисунок 3) показывает, что деформации в наиболее удаленной от закрепления точке различаются не более чем на 5%. Отличия в форме прогиба объясняются идеализацией сетчатой основы в расчетной модели и технологическим разбросом параметров панелей, например из-за непостоянства степени обжатия сетки пластинками.

Рисунок 3. Форма прогиба панели 7Ч7 пластинок, полученная экспериментально, максимальное значение 131 мм (ось ординат является осью симметрии ГСПП).

Для получения требуемых звукоизолирующих характеристик ГСПП подбираются упругие (свойства сетки) и инерционные (масса пластинок) параметры конструкции при соблюдении критериев прочности несущей основы (сетки). Предложенная расчетная модель дает возможность определить напряженно-деформированное состояние сетчатой основы, что в свою очередь позволяет создать ГСПП с заданными эксплуатационными характеристиками. прочность консоль прогиб деформированный

Библиографический список

1. Пат. 2457123 Рос. Федерация, МПК B 60 R13/08. Панель звукоизолирующая и способ ее изготовления / Трибельский И. А., Адонин В. А., Бобров В. Д., Денисов В. Д., Бохан В. В., Гидион В. А. ; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-производственное предприятие «Прогресс». - № 2011113321/11; заявл. 06.04.2011; опубл. 27.07.2012, Бюл. №21.

2. Бохан, В. В. Динамика гибких сетчато-пластинчатых звукоизолирующих панелей [текст] :дис. ... канд. техн. наук : 01.02.06: защищена 21.10.2013 / Бохан Владимир Викторович, Омск, 2013. - 172 с.

Аннотация

Исследование напряженно-деформированного состояния изогнутой звукоизолирующей гибкой сетчато-пластинчатой панели. С.А. Граков, SPIN-код: 8552-4603; А.В. Зубарев, e-mail: info@progress-omsk.ru;В.В. Бохан, SPIN-код: 3625-7966. Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-производственное предприятие «Прогресс», г. Омск

Представлена расчетная модель гибкой сетчато-пластинчатой панели в случае ее закрепления по линии, соединяющей середины противоположных сторон. Результаты сравниваются с экспериментальными данными.

Ключевые слова: борьба с шумом, гибкая сетчато-пластинчатая панель, метод конечных элементов, звукоизоляция

Размещено на Allbest.ru