Файл: Булычев, Н. С. Расчет крепи капитальных горных выработок.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.10.2024

Просмотров: 214

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

D f = D f [{g ff - kH f-%

g f = F L _ L

 

Ci — 1

Условия контакта без трения. Если

слои Si и S i+1 могут сво­

бодно, без трения, скользить один по другому, условия на контакте Ц будут следующие:

иа) = и(г+1); тш = о ПрИ r —

(19.7)

Подставим в эти условия выражения для радиальных перемеще­ ний одиночного кольца (18.51) и (18.53), изменим индексы примени­ тельно к слоям S[ и Si+X- После преобразований получим следующее уравнение:

 

p f A f

= Рь+1)В (к1+1) - q(hi+1)M (hi+1) ■-

 

- q tf-vpp ,

(19.8)

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A f

= 2/c2cf+x2 + k g f " (1 +

c&) -r ^ i+1) (eft -

1) -

 

- 2 D$+» + i f [2k*c? + k g f (cf + 1) - g f

(cf - 1 ) + 2Df};

 

 

ВІШ) = c?+1k [k (eft T i) - gli+u (cl+1 г i)];

 

 

Mhi+1) = eft [k (c?*x+

1) - IF (eft - 1 )

+

2gfti+1)cffl];

 

 

N f = x fc t* k [k (cf +

1) +

^ iJ (с? -г 1)] = % fB fcJ2;

 

 

F f = % f ^ 2№ (c?‘ -

1 ) i - /с (c?fe

+

1 ) gf}+ 2.

 

Для равномерной нагрузки

=

0) условие на контакте значения

не имеет и остается справедливым соотношение (19.4). При

к = 1

в силу

равенства (18.5)

 

 

 

 

 

(19.9)

 

 

p f = 0.

 

 

 

 

 

Коэффициенты передачи нагрузок,

 

 

 

приложенных к наружному контуру кольца

 

Рассмотрим случай, когда внутренний контур составного кольца

свободен от напряжений, а на контуре Ьп

заданы

нагрузки р {п)

и q{n\

представленные рядами Фурье. Зависимость коэффициентов

разложения рядов, определяющую напряжения на

контактах Lt

и Ьі+1, можно представить в виде:

 

 

 

 

 

 

 

p f = p (oi+1)K f ;

 

 

 

 

 

 

p f = рРш К “>№) + q f " K f VA)\

 

(19.10)

q f = q f 1)K $ {h)+ p f " K f (h).

162


Коэффициенты К [г). (fe) определяют передачу усилий от наружных слоев к внутренним, и поэтому в дальнейшем будем называть их

коэффициентами передачи нагрузок.

На основании выражений (19.10) нетрудно получить зависимость между коэффициентами разложения, характеризующими условия на контактах Li„1 и Li+ 1:

Ро~ѵ = Р о +1)К о~и К 01);(

pt u = Pki+1) [K%%Kfp (h) -I- K%\lyK% (ft)] +

qt u = qV+1' [KfcfaKftM -\-K $\hK%(ft)] -!

*Pii+1) [ В Д іЛ Ѵ ) - KfcfaK“} w ).

Подставив выражения (19.10) и (19.11) в уравнения (19.4) и (19.5), определим коэффициенты передачи нагрузок при к = 0 и к = 1:

'(г) .

 

сЙт

(19.12)

Ко

і +

2DU И ) + Х<£>( C f -

 

2DU)) - K U - D y U )

 

' 1 +

tri

(19.12)

 

 

 

Z W • 1) + x(0 (cfDU)) К U-VyU)ci

При к 2 коэффициенты передачи нагрузок при полном контакте между слоями определяются из системы уравнений:

 

гжі)

г„' (і)

 

А рр

(/г) I CCk

-

(A) fßii(i) -

й'(і-і) 1 ' (і)

jzii—i)

(i)i

D-pp(k)Kk -

■ft-qp (k)Pft

i

ш - В Д )|ік Ш1= Yft(i+1);

 

 

(k) [r4„(i) — A p p le tш -- А #Г $К (І,1—

 

 

- K ß w

+

KfcfakZ“*-

 

(i)] = Yv i+1);

(19.14)

 

K

lq q ( k )

[ßi

 

W

* H) -

K f c & p k

<{)] -

 

 

- Kpq (к) K ci)-

аг^

ц ^ + а & - М ш] = -6fe(i+1);

 

A # (*) [ßfe(i) +

A«-fobZ"> -

K g - f a y . 1

(i>] -

 

 

- K p q

(*) [Oft (i) -- А “"И)?.; (i>-f K

f c l h p k

(i)] = - 6; (i+1).

Е сл и

н а контакте

L l

им еется

возм ож ность

свободного

п роскаль­

зы вания

слоев

без

трения, то

коэффициенты

передачи

н агр узок

И *

 

 

 

 

 

 

 

 

 

163


определяются после

подстановки

соотношений (19.10) и (19.11)

в уравнения (19.8). В результате получим:

А'(і)

 

 

В<А+1>

Л Ч ) _ і ( ( і - 1)

м ( і) -I- /(’(г-1) p ü )

РР (ft)

 

y l k

* p p ( h ) l y h

1 Л q p ( h f k

К Ш

 

 

Міі+1)

:

 

 

(19.J5)

PQ (ft)

 

 

 

 

г^(г)

 

(ft) ~

0-

 

A,qq (ft)

 

Выражения (19.12) — (19.15) являются рекурентными соотноше­ ниями, позволяющими вычислить последовательно все значения коэффициентов передачи нагрузок для гс-слойного кольца, начиная с контакта Ь г, причем на контуре Ь 0 значения Кі0). (А) = 0. Зная коэффициенты передачи нагрузок, нетрудно определить компоненты напряжений на контактах слоев по формулам (19.19). Вычисления производятся в обратном порядке, начиная с контакта Ln_x.

Коэффициенты передачи нагрузок, приложенных к внутреннему контуру кольца

Рассмотрим случай, когда внешний контур Ьп составного кольца свободен от напряжений, а на внутреннем — Ь 0 заданы напряжения

р {0),

g(0), представленные рядами Фурье. Зависимость между

ко­

эффициентами разложения нагрузок

в ряды (19.1) на контурах

Lt

и

! в этом случае можно представить в виде:

 

 

^(І) __ j-(i-l) JS* (і).

 

 

Р0 —Р0

Ао 7

 

 

рР -

(19.16)

Коэффициенты К* '^определяют передачу усилий от внутренних

слоев к наружным.

На основании

выражений (19.16) на контакте

L1+ 1

имеем:

 

(І-1) |^* (i)

Kl (г+1)

 

 

 

„(І+1)

 

IZ*

( t) IZ* {І+1) 1

 

Ph

 

Pk

PP (ft)

РР (ft)

 

App (ft)App (ft) J

 

 

( i - l) г rz* (i) iz* (i+l)

 

i_

iz* (»).

V*

 

 

(Ik

lÄgg (ft)App (ft)

“Гft-и (ft)App (ft) J>

 

 

 

. . (i -l ) t V-* (i)

iz* (i+l)

 

 

(19.17)

 

i + l )

 

* K* (i)-

 

' (Jh

4 k

tP+qq (k)Jlqq (ft)

 

 

Г ftp?

\\)к;р%у) +

 

 

_ ( i - l )

r jz* (i) IZ* (i+1 ) 1

 

iz* (i)

iz* (i+l).. I

 

 

Pk

LApp (ft)App (ft)

 

i' App (ft)App (ft)

Подставляя выражения (19.16) и (19.17) в уравнения (19.4)— (19.6), найдем коэффициенты передачи нагрузок при полном контакте слоев:

 

 

Хо£)

(19.18)

1 +

20<£+1) +

Хо( ° (Cc - 2 D ^ ) ~ К * <£кl>cf+1

 

______________ Xpci____________ .

(19.19)

l +

Z)<£+1) +

X<£ )( p ? - Z > < £,) - < (£+1)c?f i ’

 

164


) __ zz* (i+ i) v ' ( i + n A p p (ft) у ft

I

"

zz*

( i + D S ' (i+ i)

I

J

1

Л

qp (ft) Oft

 

-

A'Jp'U) [ßft а ,~

A/г*pqЧіРѵі(ft) Yft <i+1)

Aл’*W(ft)+.х,лOft; ('+i) II

1'Aft(г).,

 

 

С

і і ) і “ і й’

zz*

( i + l ) . , "

( i+ i)

;

zz*

(i+l)A "

( i+ l ) i

 

 

 

 

Л р р ( й )

Yft

 

r Ä « p ( f t ) 4

 

 

 

 

 

K P%)[$h{l)

ZZ* ( i + l ) . / '

(i+ l)

zz*

 

( i+ D V '

(1 + 1 ) 1

i "

(i).

,

(19.20)

A p g

Yft

 

 

Л р р

(ft) Oft

)

- A ft

 

 

 

 

 

 

 

zz*

i + l

. , '

( i+ l)

 

zz*

i+ l) ) !'

( i + l ) |

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Äpp(ft)Yft

 

— Äw(ft)

Oft

 

j —

 

 

 

zz*

( i >

[ Ж ( i>

ZZ* ( i+ iV ,: (i+ l)

!

zz*

(i+ D X '

(i+ l) 1 _

Uft

 

 

A p

9 (ft)iaft

 

л pp (ft)

yft

 

- pApp(ft)Oft

 

|

 

 

 

zz*

(i)

rft" (i)

I

zz*

( i + l ) . / ' (i+ l)

I

zz*

(i + l ) X"

(i+ l)

I

 

 

 

 

A p p (ft)

IPft

I

A pq (ft)

Yft

 

“Г A p p

(ft)

Oft

 

J —

 

 

 

я ;?(!io [a ;ш -

В Д +*Уѵ£(i+1) + К*Р%УЫ (i+1> ]

- -

ml1

 

 

 

 

 

 

 

 

(*55= 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При возможности свободного проскальзывания слоев на контакте имеем:

ZZ* ( і )

App (ft) — ■

Apt?j s * ( i(k) __

iV<i>

Л ( і )

__Л7*

(і+1) д ( і + і ) 4 -

к * ( i + D M ( i + l )

*

/vk

^рр(к)ик

'^qp(k)Mh

 

 

 

n i}

 

(19.21)

.1 ( i ) __A

* (i+l) h (i + l )

 

A'* <i+ l ) i f (i + l )

' *ft

n pp (ft) /3ft

 

Г Л рр (ft) -Uft

 

(pp (ft): K*qp% = 0. (A ^ 2 ) .

Коэффициент передачи равномерных нагрузок и в этом случае ха­ рактеризуется выражением (19.18).

Выражения (19.18) — (19.21) также являются рекурентными, по­ зволяющими вычислить последовательно все значения коэффициен­

тов передачи нагрузок,

начиная с контакта Ьп_г, причем на контуре

Ln значения

=

0.

Напряжения на контактах слоев определяются по формулам (19.16) в обратном порядке, начиная с контакта Ь у.

Другие случаи расчета кольца

В случае одновременного задания нагрузок на внутреннем Ь 0 и наружном Ln контурах составного кольца определение напряжений на контактах слоев производится в изложенном выше порядке от­

дельно для каждой

из нагрузок, после чего напряжения на одно­

именных контактах

суммируются:

 

 

p(i)=pV)(pWt <7(0))+

р(1) (р("),

<?(п));

q (i) = qU) ( р ( ° ) , g<°>) —

q(D (р< п >,

(19.22)

g (n)) .

165


В случае, когда граничные условия на контуре Ьп заданы в переме­ щениях:

00

 

/(«) Vи Г cos АѲ;

 

(19.23)

,(П) — У

sill АѲ,

h = l

 

задача легко сводігтся к изложенному выше решению с помощью следующих соотношений:

 

р Г

 

4.4 n,GnD p > _ .

(19.241

 

 

 

 

 

 

 

 

р Г {(к -•і П с - * -

 

- K f i r f o k k (П) ч- *

-

- qj?> {clk (к+ 2 - g n

- D

r -7- K % ~ m т - В Д К (П)} =

 

= # ^ А -Л )(и Г + і ; П ^ ^

(19.25)

 

tin

 

е Ч п - і ; " (п)

 

TStn-iy "

 

р Г {Ас2Ч -£ іГ -~ Я Г -

!

(л) -і

 

'Лрр(й)Л£

 

~t

Л<7р (fe)Pfe

}

{*Г - (А- -

2) ctf

n r

+

 

№) - K ^ Y k m )

 

Rn ( к - 1 ) ( и Г - v r( ) G nD r

 

( k ^ 2 ) .

 

Если на

внутреннем

контуре

L 0

заданы

перемещения

 

м<0) = 2

иГ

cos А’Ѳ;

f <0) ~

2

ѴГ sin АѲ,

(19.2,'»)

 

k

 

 

 

h

 

 

 

то переход к напряжениям осуществляется с помощью следующих соотношений:

 

„(о) _____________*"о

 

_________.

 

(19.27)

 

/0

/і0 (1 -т

 

—А'о (1)с2) »

 

 

рГ {A-cf-2 + ^>

т- n r - K * p<\l)Yk(V

 

 

б^С1,} -дГ {(А +

2)ср-2-

-

gfc1’ -

ßfc“ ч-

 

-

K*m% ß kш}

 

 

 

-

--2 -(/c-t-l)(ur, -!-40,)G1^ 1);

 

(19.28)

 

 

Ч_ П(11_ £'-*С1)

„"Ш

_£-* Ш б'/(1)

 

{ с Г 2 (к - с ^ ) - д*”

к и ш

ш

- к ; р Щ vh -

}

 

- qP {с»‘-2 (2 - А -rgP’d) - D P У

 

 

1ш - К*яч% ы (1’} =

 

=

f 0(А-- 1)(40)

ѵр) GtDP.

 

 

В заключение рассмотрим случай предварительного напряжения слоев составного кольца. Пусть по контакту Ц сборка колец произ­ водится с начальным напряжением вследствие того, что внешний

радиус слоя St и внутренний радиус слоя Si+l несколько не

соответ­

ствуют друг другу, а именно

 

Rp _ R^ =8.

(19.29)

166