Расчетное исследование демпфирующих свойств радиального амортизатора для контейнеров при аварийных падениях

Abstract

Разработан численный метод расчета демпфирующих свойств защитного радиального демпфера, устанавливаемого на контейнеры с размещаемыми в них грузами с целью минимизировать разрушающие повреждения грузов при возможных аварийных падениях в процессе их транспортировки до места предполагаемого использования. Особенностью методики является включение в рассмотрение пластических свойств материала, определяемых диаграммой пластического течения, и реальных контактов с трением между составляющими элементами демпфера. Метод позволяет определить напряженно-деформированное состояние и ускорение торможения демпфера при ударе контейнера о жесткую бетонную поверхность с помощью программного комплекса ANSYS Workbench 16.1. Предлагаемый алгоритм расчета ускорений торможения демпфера по силе реакции полностью подтверждается аналитическим решением дифференциального уравнения движения контейнера с демпфером в упругой области деформирования. Обе приведенные методики проиллюстрированы на примере расчета данного радиального амортизатора, который предлагается сделать из двух рядов цилиндрических труб, изготовленных из алюминиевого сплава АМг6 и соединенных между собой. В результате решения поставленной задачи продемонстрировано, что использование двух слоев труб с различным креплением друг к другу и обусловленной этим различной жесткостью слоев приводит к двум этапам деформирования и разрушения при ударе. Сначала деформируется внешний слой труб, затем – внутренний. В результате расчета установлено, что энергия упруго-пластического деформирования демпфера при ударе о жесткую бетонную поверхность составит около половины кинетической энергии движения. Определена зависимость ускорения торможения демпфера от величины его смятия.The article is considered the calculation method of the damper properties protective radial shock absorber for container. It is necessary destroying damage minimization of goods in the process of emergency falling connected with transportation to the place of possible use. Our technique innovation consists in the account of plastic properties of a material defined by the diagramme of plastic current and real contacts between shock absorber components. This method allows defining stress-strain state and shock absorber breaking acceleration at impact of container about rigid support using ANSYS Workbench 16.1. The offered technique is confirmed by the analytical decision of the differential equation of container with shock absorber in elastic area at impact. These two algorithms are illustrated on the actual radial shock absorber made from two rows of cylindrical tubes connected among themselves. These tubes are made from aluminium alloy AMg6. It is illustrated that two layers of tubes have various fastening to each other and rigidity of layers. Hence, compression and destruction will occur in two stages. At first, the external layer of pipes is deformed. After that, internal one is deformed. It is established that strain energy will exceed more than half of kinematic energy of shock-absorber before blow. The curve of shock-absorber braking acceleration is found depending on crumpled area size.