Цилиндрические конструкции
подверженные ветровым нагрузкам колеблются в поперечном направлении
(перпендикулярно направлению ветра) из-за образования вихрей на боковых к ветру
сторонах. Результатом является образование вихревой дорожки называемой дорожкой
Кармана. В определенном диапазоне скоростей ветра и диаметров поперечного
сечения цилиндрических конструкций образование и сход вихрей происходят с
постоянным периодом по времени, следовательно на конструкцию действует
периодическая возбуждающая колебания сила. Когда частота схода вихрей
приближается к одной из собственных частот конструкции возникают резонансные
колебания. Из за изменения скорости ветра и возникновения порывов ветра
появляются колебания по направлению ветра но основной интерес представляют
именно поперечные к ветры колебания. Амплитуда резонансных колебаний будет
возрастать до тех пор пока энергия, рассеиваемая в результате демпфирования не
будет равна энергии поставляемой потоком воздуха. Таким образом конструкции
обладающие слабым демпфированием в большей степени подвержены данному эффекту.
Процесс образования вихрей на боковых по ветру
поверхностях цилиндрических конструкций зависит от чисел Рейнольдса Re.
При очень малых числах Рейнольдса течение в непосредственной близости к
поверхности цилиндра будет мало отличаться от идеального течения и образования
вихрей не будет. При несколько больших значениях (до Re = 40) течение
отрывается от поверхности и образует два симметричных вихря. Выше Re =
40 симметрия вихрей разрушается и происходит зарождение асимметрического схода
вихрей с противоположных сторон. Диапазон от Re = 150 до 300
является переходным, в нем течение меняется от ламинарного к турбулентному в
области свободных вихрей сорвавшихся с поверхности цилиндрической конструкции.
В этом диапазоне вихревой след периодичен, но скорость вблизи поверхности
меняется не периодично из-за турбулентности течения. Апериодичность изменения
скорости аргументируется турбулентностью природного ветра. Результатом таких
флуктуаций является то, что амплитуды подъемной или боковой силы являются в
некоторой степени случайными, эта случайность становится более выраженной с
увеличением числа Рейнольдса.
Периодичность вихревого следа характерна для диапазона
от Re = 40 до 3*105. При
больших числах Рейнольдса течение в пограничном слое на передней к ветру
поверхности изменяется от ламинарного к турбулентному и точка отрыва вихрей
смещается назад по потоку. В результате резко падает коэффициент лобового
сопротивления и след становится более узким и, вероятно, апериодичным.
Следовательно частота схода вихрей и амплитуда подъемной силы становятся
случайными.
Частота, с которой вихри отделяются от поверхности
цилиндрической конструкции, обычно характеризуется безразмерной величиной
называемой числом Струхаля Sh:
где
n – частота отделения вихрей, d – характерный
размер, V – скорость ветра. Когда сход вихрей является
периодичным, n – частота этого схода, если же сход является
случайным необходимо говорить об энергетическом спектре, а не об одной частоте.
Спектральная плотность боковой силы (цилиндр).
Нормализованная спектральная плотность подъемной силы
по аргументу ;
Если использовать
Кармановскую спектральную плотность и потребовать выполнения условия
=Ёормировки , то
n – частота на графиках в герцах.
для
больших чисел Re (по Фыну).
В связи с тем, что задается по частоте в [Гц], в
выражении после определения
передаточной функции нужно перейти к частоте в [Гц]; в формулу входит .
Основные допущения и уравнение поперечных колебаний
прямого стержня. При выводе уравнений
поперечного колебания мы будем предполагать, что в недеформированном
состоянии упругая ось стержня прямолинейна и совпадает с линией центров тяжести
поперечных сечений стержня. Эту прямолинейную ось мы примем за координатную ось
z и от нее будем отсчитывать отклонения элементов
стержня при поперечных колебаниях. При этом будем считать, что отклонение
отдельных точек оси стержня происходят перпендикулярно к прямолинейному, недеформированному
ее направлению, пренебрегая смещениями этих точек, параллельными оси.
Далее, мы предполагаем, что отклонения точек оси
стержня при поперечных колебаниях происходят в одной плоскости и являются
малыми отклонениями в том смысле, что возникающие при этом восстанавливающие
силы остаются в пределах пропорциональности.
При таких предположениях отклонения точек оси стержня
при поперечных колебаниях однозначно определяются одной функцией двух
переменных – координаты z и времени t:
.
Эта функция удовлетворяет линейному
дифференциальному уравнению в частных производных четвертого порядка, которое
может быть построено следующим образом.
Обозначим через m(z) массу
единицы длины стержня (кг*сек2/см2), через EJ –
жесткость на прогиб [ E (кг/см2) – модуль упругости, J (см4)
– момент инерции поперечного сечения стержня относительно поперечной оси. На
стержень действует распределенная поперечная нагрузка, интенсивность которой мы
обозначим через .
Кинетическая энергия колеблющегося стержня есть
кинетическая энергия поперечных смещений элементов стержня
.
Потенциальная энергия равна сумме двух слагаемых:
а) потенциальной энергии упругой деформации (работа
восстанавливающих упругих сил)
;
б) потенциальная энергия прогиба от поперечной
нагрузки
.
Функционал S Остроградского – Гамильтона
имеет здесь вид
Уравнение поперечных колебаний стержня мы получим, составив
для функционала S уравнение Эйлера:
.
Решение задачи о свободных колебаниях консольно защемленной
балки
с
граничными условиями
при
z = 0:
консольное защемление
при :
отсутствие перерезывающих сил и моментов на
свободном конце;
будет иметь вид:
- для первого тона.
(1)
примем (Метод
Бубнова-Галеркина)
Тогда: где - собственная частота I-ого
тона.
Здесь нет демпфирования,
введем искусственно конструкционное демпфирование (как логарифмический
декремент, равен 0,005).
-
случайная функция
В
выражении величину
;
Интегрирование
от 0 до 100
В
величину частота входит в герцах,
поэтому
Веса
единицы объема кожуха(сталь) и
футеровки
Средняя
площадь футеровки и кожуха тубы
Погонная
масса трубы
Аппроксимация
формы при , , тогда ;
Тогда
Независимость
q от нормировки f(z) связана с
тем, что линейное дифференциальное уравнение для q зависит от
правой части, знаменатель зависит от второй степени, а числитель от первой
степени f(z), т.е.
(чем больше f(l), тем меньше q при )
Тогда
Уравнение
для q будет иметь вид:
Другие работы по теме:
Огнезащита конструкций
– эффективный способ понижения ущерба от пожара. Обеспечение пожарной безопасности - одно из основных требований при проектировании и строительстве зданий и сооружений. Температура внутри зданий во время великого пожара достигает 12000С. При этом пламенеют бревно и пластмасса, теряют высокая прочность металлические конструкции, разрушаются перекрытия и стены.
Самоконтроль на тренировке
Самоконтроль приучает к активному наблюдению и оценке своего состояния. При всей важности такого самоконтроля он тем не менее не может заменить контроля врачебного.
Валы и оси 2
Валы и оси План 1. Назначение. 2. Классификация. 3. Конструктивные элементы валов и осей. 4. Материалы и термообработка. 5. Расчеты валов и осей. Назначение
Реакция опор конструкции
(см); (см); (см); (кН); Найти: реакции опор конструкции. Решение Обозначим на следующем рисунке реакции опор нашей конструкции. Fkx=0 (1) Fky=0 (2) Fkz=0 (3)
Реакция опор конструкции
Методика определения реакции опор данной конструкции, ее графическое изображение и составление системы из пяти уравнений, характеризующих условия равновесия механизма. Вычисление значений скорости и тангенциального ускорения исследуемого механизма.
Способ крепления клапанов
Клапан 6 состоит из головки (тарелки) и стержня с выточкой для размещения запорного устройства пружины. Головка клапана имеет шлифованную фаску с углом конуса 45
Расчет металлоконструкций
Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Сочинский Государственный Университет Туризма и Курортного Дела Институт туристского сервиса и инфраструктуры
Основы архитектуры
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА. 1. Описание условий эксплуатации объекта, конструктивной схемы здания и материалов. Здание эксплуатируется в зоне нормальной влажности.
Расчет ограждающих и несущих конструкций кровли
Несущие конструкции каркаса, тип ограждающей конструкции кровли. Компоновка рабочего сечения панели. Сбор нагрузок на панель. Расчетные характеристики материалов. Проверка панели на прогиб. Прочность сжатой обшивки: превышение расчетного сопротивления.
Расчет стрелы крана
Вариант 3.2. Расчет прямой стрелы грузоподъемного крана. Параметры: l=11 м, GП=0.1 тс, Q=6 тс; W=0.01 тс/м – ветровая нагрузка; θ=30є, р=0.1l=0.1∙11=1.1 м, r=0.05l=0.05∙11=0.55 м;
Покрытие зерносклада
Пермский Государственный Технический Университет Строительный факультет Кафедра Строительных Конструкций ПЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К курсовому проекту по дисциплине
Стальной открытый навес в г Темрюке
Агентство по образованию и науке Российской Федерации Кубанский государственный технологический университет Кафедра Строительные конструкции и гидротехнические сооружения
Расчет нагрузок на элементы конструкции докового типа
Выполнение расчетов для гидростатических нагрузок на различные конструктивные элементы плавучего дока: рабочую, переходную, носовую и кормовую секции. Проверка возможности транспортировки полезного груза внутри дока при частичном заполнении камеры водой.
Цех железобетонных изделий
Расчет и конструирование многопустотной плиты Задание для проектирования Требуется рассчитать и сконструировать сборные железобетонные конструкции покрытия при следующих данных: шаг 6м, пролет 6м. Несущими элементами покрытия являются многопустотная плита с круглыми пустотами, имеющая длину 5,6м, ширину 1,2м, высоту 0,22м.
Расчет монолитной балки и колонны
Сборное перекрытие с продольным расположением железобетонных монолитных балок и колонн в двухэтажном административном здании: схема расположения, расчет и конструирование; определение нормативной и расчетной нагрузок, выбор материала, его характеристики.
Проектирование пролета конструкции перрона
Конструирование крытого перрона для автовокзала. Характеристика покрытия, подбор материала обшивки, расчет прогонов. Статистический расчет поперечной рамы, особенности конструктивного расчета. Определение прочностных свойств ригеля, подкоса, стойки.
Конструкция склада минеральных удобрений
Методика расчета конструкции не утепленного покрытия кровельных щитов ели. Конструктивный расчет прогона. Порядок проверки опорного и конькового узлов на смятие и скалывание. Особенности обеспечения пространственной устойчивости деревянного сооружения.
Одноэтажное каркасное производственное здание
Проектирование железобетонных конструкций зданий в сейсмических районах. Компоновка конструктивного решения здания. Определение сейсмичности строительной площадки, сбор нагрузок, периода собственных колебаний и их форм. Проверка прочности колонн.
Железобетонные конструкции 2
СОДЕРЖАНИЕ 1 Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия 2 Сбор нагрузок на перекрытие 3 Расчет сборной плиты перекрытия 3.1 Определение расчетного пролета и конструктивной длины плиты
Железобетонные конструкции
Новосибирская государственная архитектурно-художественная академия Кафедра Строительного производства Курсовая работа по курсу Железобетонные конструкции
Железобетонные конструкции
Компоновка конструктивной схемы сборного покрытия. Расчет пустотной панели с напрягаемой арматурой по предельным состояниям первой группы. Определение усилий от расчетных и нормативных нагрузок и прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси.
Бронхоэктазы
Бронхоэктазы цилиндрические или мешковидные расширения сегментарных и субсегментарных бронхов с хроническим воспалением бронхиальной стенки, в 50% случаев двусторонние, чаще локализованы в базапьных сегментах и нижних долях.
Структура тренировочного занятия
Содержание. Определение………………………………………………………………..2 Планирование тренировочных нагрузок……………………………….…2 Вывод…………………………………………………………………….….4
Мобильные стенды
Автор: Артем Погребнов Дата : 20.12.10 meta name="keywords" meta name="description" кол-во знаков: 2729 цена: 122.81 Название: Fold up стенды. Баннерные стенды являются самым популярным выставочным оборудованием на сегодняшний день. Стенды данного типа состоят из конструкций, изготовленных из алюминия или углепластика с фотопанелью.
Основные конструкции библиотеки OpenGL
Определение области значений функции y=sin(x) и построение графика по точкам с помощью основных конструкций библиотеки OpenGL. Функции вырисовки на экране, обработки сообщений с клавиатуры. Установка размеров области отображения. Главный цикл приложения.
Строение животной клетки
§ 4.1. СТРОЕНИЕ ЖИВОТНОЙ КЛЕТКИ Животные, как и растения, состоят из клеток. Клетки животных различаются по форме и величине. Среди них встречаются округлые, цилиндрические, прямоугольные, звездчатые клетки.
Horizon
План Введение 1 Детали конструкции 1.1 Местоположение 1.2 Планы строительства 1.3 Оборона 1.4 Основы 2 В популярной культуре Введение Project Horizon был изучением возможности создания военной базы на Луне. 8 июня 1959 года, группа Военного Агентства по Баллистическим Ракетам (ABMA) сделало Военному департаменту США доклад, озаглавленный Проект Горизонт, исследования армии США по созданию лунной военной базы.
Расчет плоских стержневых конструкций
© С.Еремин, 1999-2003, esa_russia@rambler Программа РАСЧЕТА СТЕРЖНЕВЫХ КОНСТРУКЦИЙ. 1. Назначение программы. Программа предназначена для статического расчета плоских стержневых конструкций (балок, рам, ферм, арок и т.п.) с любой степенью статической неопределимости. В результате расчета вычисляются деформации конструкции (линейные перемещения и углы поворота узлов) и усилия в стержнях (нормальные и поперечные силы и изгибающие моменты).
Основы архитектуры
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА. 1. Описание условий эксплуатации объекта, конструктивной схемы здания и материалов Здание эксплуатируется в зоне нормальной влажности.