Дослідження міцності контейнера з каркасом фермової конструкції при експлуатаційних схемах навантажень

Abstract

UA: Для покращення міцності контейнера запропоновано удосконалення його каркаса. Передбачається виготовлення каркаса з фермової конструкції, яка включає розкоси. При цьому покращення міцності контейнера досягається за рахунок підвищення жорсткості каркаса. Для обґрунтування запропонованого удосконалення проведено визначення силових факторів (згинальних моментів), які виникають в каркасі при сприйнятті бокових навантажень. Дослідження проведено на прикладі контейнера типорозміру 1СС вагою брутто 240 кН. За результатами проведених розрахунків при відомому значенні згинального моменту, що діє в перерізі каркаса, та допустимими напруженнями матеріалу його виготовлення, проведено підбір профілю виконання фермових складових каркаса. Здійснено розрахунок на міцність контейнера удосконаленої конструкції при деяких експлуатаційних схемах його навантажень: дія бокових навантажень, повздовжніх, підйом за верхні фітинги та штабелювання. При цьому застосовано метод скінчених елементів, який реалізовано у SolidWorks Simulation. Скінчено-елементу модель контейнера утворено із тетраедрів. Сітка створювалась на твердому тілі. Розрахунок на міцність контейнера проведено за критерієм Мізеса (IV теорія міцності). Результати розрахунку контейнера при всіх розглянутих схемах навантажень показали, що міцність його конструкції забезпечується. При цьому максимальні напруження в боковій стіні контейнера на 19% нижчі за ті, що мають місце в типовій конструкції. Проведені дослідження сприятимуть створенню рекомендацій щодо проєктування контейнерів з покращеними технічними та експлуатаційними характеристиками та можуть бути корисними напрацюваннями не тільки при створенні їх нових конструкцій, а і при модернізаціях існуючих.

EN: To improve the strength of the container, it is proposed to improve its frame. It is planned to manufacture the frame from a truss structure that includes braces. In this case, improving the strength of the container is achieved by increasing the rigidity of the frame. To substantiate the proposed improvement, the force factors (bending moments) that arise in the frame when perceiving lateral loads were determined. The study was conducted on the example of a container of standard size 1СС with a gross weight of 240 kN. According to the results of the calculations, with a known value of the bending moment acting in the cross-section of the frame and the permissible stresses of the material of its manufacture, the profile of the truss components of the frame was selected. The strength of the container of the improved design was calculated for some operational schemes of its loads: the action of lateral loads, longitudinal loads, lifting by the upper fittings and stacking. In this case, the finite element method was used, which is implemented in SolidWorks Simulation. The finite element model of the container is formed from tetrahedra. The mesh was created on a solid. The calculation of the container strength was carried out according to the Mises criterion (IV strength theory). The results of the container calculation for all considered load schemes showed that the strength of its structure is ensured. At the same time, the maximum stresses in the side wall of the container are 19% lower than those that occur in a typical structure. The conducted research will contribute to the creation of recommendations for the design of containers with improved technical and operational characteristics and can be useful not only when creating new structures, but also when modernizing existing ones.