Исследование устойчивости складских стеллажей при динамическом воздействии

0
1361
Эксплуатация стеллажных систем зачастую сопровождается ударами погрузочно-разгрузочной техникой по нижним частям стоек. Многие компании пытаются сэкономить на безопасности, отказавшись от отбойников, и при этом недооценивают опасность деформации стоек, продолжая складировать продукцию после многочисленных ударов погрузчиком. Это может обернуться обрушением стеллажей, что влечет за собой не только финансовые потери, но и возможные травмы работников склада. Эта статья поможет оценить способность стеллажей выдерживать динамическое воздействие и продемонстрирует потери несущей способности вследствие ударов

Конструкторским подразделением ИМВО был исследован паллетный стеллаж (Рис. 1), состоящий из 4 секций по 5 уровней складирования. Масса каждого груза – 1000 кг, что соответствует максимальной нагрузке. Для исследования были произведены удары твердым телом массой 1800 кг по стойке на расстоянии 0,5 м от опорной поверхности (Рис. 2) с заданной начальной скоростью V0. При этом были определены максимальная начальная скорость такого тела, при которой не происходит обрушения стеллажа, и остаточная несущая способность стоек при наличии деформации

  Рис. 1
  Общий вид конструкции


 




Рис. 2
Динамическое воздействие
на конструкцию

Этот опыт еще раз подтвердил, что при динамических нагрузках происходят значительные деформации элементов. На Рис. 3 представлена диаграмма деформирования, построенная по результатам испытаний.


 

Рис. 3 Диаграмма растяжения материала
 

РЕАКЦИЯ КОНСТРУКЦИИ НА ДИНАМИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

Конечно-элементная модель конструкции, представленная на Рис. 4, построена из пластинчатых и стержневых элементов. Стойки и траверсы области воздействия смоделированы пластинами, а в остальных частях – стержневые элементы. Было произведено воздействие контактного шара на вторую от края стеллажа стойку – наиболее нагруженную. Начальная скорость ударяющего тела V0 варьировалась от 0,3 до 1,0 м/сек.

Потерей устойчивости конструкции считается самопроизвольное движение с последующим обрушением. В результате испытания установлено, что это происходит при начальной скорости ударяющего тела выше 0,4 м/сек (1,5 км/час).


Рис. 4
Общий вид конечно-элементной модели конструкции:
1 - стержневые элементы; 2 - пластины



 

      Рис. 5 
     Вид модели конструкции
     в обсласти динамического воздействия

Рис. 6
Движение конструкции
при потере устойчивости

 

 

 

 


 

Рис. 7
Положение элементов в зоне удара
в момент остановки ударяющегося
тела без потери устойчивости

 


 

Рис. 8
Напряжения в конструкции
в момент остановки ударяющегося тела

 

 

 

 

 

Потери несущей способности стойки вследствие деформаций
 

Для определения потери несущей способности стойки при наличии видимых дефектов производилось продольное сжатие стойки плоскими поверхностями путем перемещения сжимающей плоскости (Рис. 9).


Рис. 9
Задача о сжатии стойки продольной силой плоскими поверхностями:
а – расчетная схема;
б, в – форма стойки после потери устойчивости

Цель этой задачи – измерить максимальную силу, которую способна выдержать стойка до потери устойчивости. На Рис.10 представлена зависимость продольной силы от перемещения сжимающей плоскости. Из графика видно, что максимальная продольная сила P0, которую может выдержать недеформированная стойка, равна 137045,0 Н (13,7 т).


Рис. 10  Зависимость продольной силы от перемещения верхнего среза стойки

Для оценки влияния дефектов на несущую способность были сформированы модели балки с идеализированными дефектами формы (Рис. 10). В результате для этих моделей получены различные значения максимальной силы, которую может выдержать стойка (Табл. 1). В таблице также указано соотношение максимальной силы Pmax, которую выдерживает стойка, к максимальной силе P0 в процентах.


Рис. 11
Модели стойки с тремя идеализированными дефектами

Табл. 1
Максимальные усилия и относительная несущая способность
(% от максимальной) при наличии дефектов формы стоек

№ п/п
 
Максимальный эксцентриситет
 
Тип дефекта формы
123
110

117521,0

85,8%

94020,9

68,6%

99721,0

72,8%
225

88984,8

64,9%

61863,5

45,1%

65830,7

48,0%

350

62793,3

45,8%

37628,1

27,5%

40355,7

29,4%

4100

36842,9

26,9%

19420,2

14,2%

21973,2

16,0%

 

 

Другие публикации автора: