Редактирование: Определение оптимальной конструкции кронштейна в условиях геометрической стесненности

'''БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА'''<br>
''Автор работы'': [[Теницкая Татьяна| Т. А. Теницкая]]<br>
''Руководитель'': [[Ольга Бразгина | аспирант кафедры ТМ О. В. Бразгина]]<br>

==Введение==
Нефтеперерабатывающий завод (НПЗ) представляет собой крупный промышленный комплекс, предназначенный для очистки сырой нефти, состоящий из большого количества оборудования различного назначения и размеров. Примером такого оборудования является ректификационная колонна. Такая колонна в диаметре может достигать 16 метров, а высотой – 90 метров и более. 
Для удобства обслуживания и ремонта колонны оборудуются по всей высоте маршевыми лестницами с площадками. Крепятся такие площадки, как правило, с помощью кронштейнов непосредственно к корпусу аппарата, обеспечивая доступ к люкам, штуцерам и установленной на них арматуре. 
В ситуациях, когда под кронштейном необходимо установить какое-либо оборудование или провести трубу, возникает проблема нагруженности оборудования весом обслуживающей площадки, а так же прочности самих элементов площадок. Одним из вариантов решения данной проблемы может быть подбор наиболее оптимальной конструкции кронштейнов, с помощью которых осуществляется крепление площадок к оборудованию.<br />
Критерии оптимизации:
* напряжения и перемещения в балках кронштейна в пределах допустимых, указанных в СНиП 2.01.07.85 (при прочих равных)
* масса металлоконструкций должна быть минимальной	
* нагрузки в точках опирания на корпус аппарата в пределах допустимых, не нарушающие его устойчивость

==Цель работы==
Оптимизация кронштейна в условиях геометрической стесненности в конечно-элементном пакете Ansys. 

==Задачи дипломной работы:==
* решить задачу оптимизации конструкции кронштейна в условиях геометрической   стесненности
* исследовать на устойчивость корпус оборудования  при возможных вариантах конструкции кронштейна

==Постановка задачи==
[[Файл:Kr.png|500px|thumb|right|Модель кронштейна]]

По рабочему чертежу была построена конечно-элементная модель кронштейна.Верхняя балка кронштейна представляет собой балку сечения 12П.
Наклонная балка – уголок, размерами 90мм×7мм.<br />
В качестве материала балок кронштейна была взята сталь С245<br />
Е  = 200 ГПа – модуль Юнга<br />
υ =  0.3 – коэффициент Пуассона<br />
На пластины A и B поставлено условие заделки. К пластинам C, D, E приложены силы, рассчитанные из параметров площадки, равные 2178 Н, 3824.4 Н и 1599.4 Н соответственно. Пластины прикреплены к швеллеру и уголку болтами, которые позволяют элементам конструкции двигаться в стороны в промежутке [-1.5, 1.5] мм. Между пластинами и балками конструкции выставлен контакт с трением μ = 0.3.

==Полученные результаты==
[[Файл:Ustoi.png|500px|thumb|right|Потеря устойчивости]]
Рассмотрены изменение напряжений в швеллере и уголке в зависимости от угла наклона уголка при различных высотах кронштейна.<br />
Из соображений корректности геометрии кронштейна были выбраны три промежутка для высот и углов:<br />
- для высоты кронштейна Н [700;1000] мм угол наклона подкоса α [30;45]°<br /> 
- для высоты кронштейна Н [1000;1200] мм угол наклона подкоса α [35;45]°<br />
- для высоты кронштейна Н [1200;1500] мм угол наклона подкоса α [40;45]°<br />
В трех интервалах высот кронштейнов и углов наклона подкоса были выбраны оптимальные значения. Для интервалов [700;1000] мм  и  [30;45]° углы [35;40]° являются оптимальными параметрами. По промежуткам для высоты кронштейна [1000;1200] мм и угла наклона уголка [35;45] ° можно сказать, что оптимальный угол наклона - 39°.  По третьему промежутку высот кронштейна [1000;1200] мм и углов наклона уголка [35;45]° оптимальными параметрами будут являться угол 43.5° .<br /> 
Основания для таких выводов были получены исходя из графиков для напряжений в швеллере и уголке, перемещений и сил реакции опоры, действующей на кронштейн со стороны колонны. При подборе оптимальных параметров учитывались так же и количество материала, затрачиваемого на уголок.<br />

Так же исследован на устойчивость корпус оборудования  при одной фиксированной высоте кронштейна - 900 мм в интервале углов подкоса 
Колонна устойчива на всем промежутке, и с ростом угла устойчивость растет.

==Вывод==
Полученными результатами стали:
* оптимальные параметры кронштейна
* исследование оборудования на устойчивость

==Материалы работы==
*'''[[Медиа:PlakatTenitskaya.pdf|Плакат (pdf)]]'''
*'''[[Медиа:PlakatTenitskaya1.png|Плакат (png)]]'''
*'''[[Медиа:Diplom_Tenitskoy_T.pdf|Диплом (pdf)]]'''
*'''[[Медиа:PreviewTenitskaya.pdf|Preview (pdf)]]'''
*'''[[Медиа:DiplomTenitskayaPres.pptx|Презентация (pptx)]]

==Список литературы==
# Белебезьев, Г.И., Козяр, В.В.. Физиология и патофизиология искусственной вентиляции легких. Часть I - Ника-Центр, Киев, 2003 
# Белов, И.А., Исаев, С.А. Моделирование турбулентных течений Учеб. пособие. – СПб.: Балт. гос. техн. ун-т, 2001. –108 с.
# Березовский, В.А., Колотилов, Н.Н. Биофизические характеристики тканей человека. Справочник. Киев, 1990. 
# Варламов, В.А., Варламов, Г.В., Власова, Н.М., Зубрилова, И.С., Котомин, М.Б. Углубленные кадровые проверки М. 2003
# Гарбарук, А.В. Моделирование турбулентности в расчетах сложных течений: учебное пособие / А.В. Гарбарук, М.Х. Стрелец, М.Л. Шур – СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. – 88 с. 
# Злыгостев, А.С., Марченко, Т.О. Анатомия и физиология человека /Авторы-составители: Злыгостев А.С., Марченко Т.О. - Таганрог: http://anfiz.ru/, 2012
# Книпович, Н. М. Бронхи  Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
# Лагунова, И.Г. Трахео-бронхиальное дерево человека в период его роста (Анатомо-рентгенологическое исследование) / И.Г. Лагунова // Нарушения бронхиальной проходимости. — М., 1946. — С. 210.
# Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа. - 7-е изд., испр. - М.: Дрофа, 2003. - 840 с.
# Лукомский, Г.И. Атлас бронхоскопии / Г. И. Лукомский, В. А. Спасская. - М. : Медучпособие, 1965. - 90 с.
# Неттер, Ф. Атлас анатомии человека: Уч. пос.-атлас / Под ред. Н.О. Бартоша; Пер. с англ. А.П. Киясова. – м.: гэотар-мед, 2003.
# Орлов, Р.С. Нормальная физиология / Р.С. Орлов, А.Д. Ноздрачев.- М: ГЭОТАР-МЕД, 2005.
# Роуч, П. Вычислительная гидродинамика. – М.: Мир, 1980. – 616с.
# Сапин, М.Р. Анатомия человека, 2-х томах. М.: «Медицина», 2003 . – 992 с
# Флетчер, К. Вычислительные методы в динамике жидкостей: В 2-х томах: Т. 1 и 2: Пер. с англ. – М.: Мир, 1991. – 504 с.
# Devdatta, V.K.Katiyar, Pratibha, Sarita. Numerical simulation of flow structure and deposition of particles in Asthematic Airway Bifurcation/ Department of Mathematics, Indian Institute of Technology Roorkee, Uttrakhand, India, 2012.
# Gihad Ibrahim. CFD models of the bronchial airways with dynamic boundaries/ Department of Engineering University of Leicester, Leicester, England, 2014.
# ANSYS CFX-Solver Theory Guide ANSYS, Inc. 2009
# http://cae-expert.ru/product/ansys-cfx
# http://cae-club.ru
# http://www.ansys.com/