Оформить сертификат сейсмостойкости: https://techdocexpert.ru/sert/
Оформить протокол испытаний/расчёт сейсмостойкости: https://techdocexpert.ru/raschety-sejsmostojkosti/
ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЙ
№ 0000/0000 от 27.05.2026 г.
| Место проведения испытаний: | Испытательная лаборатория ООО «Многофункциональный центр стандартизации». Адрес: 127410, город Москва, Алтуфьевское ш, д. 79а стр. 3, помещ. 4а/3/2. ОГРН 1247700574912 |
| Заявитель: | ООО «РОМАШКА» |
| Наименование продукции: | Датчик движения |
| Изготовитель: | ООО «РОМАШКА» |
| Методы испытаний: | ГОСТ 30546.1-98 «Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям и методы расчета их сложных конструкций в части сейсмостойкости», ГОСТ 30546.2-98 «Испытания на сейсмостойкость машин, приборов и других технических изделий», ГОСТ 30546.3-98 «Методы определения сейсмостойкости машин, приборов и других технических изделий, установленных на месте эксплуатации, при их аттестации или сертификации на сейсмическую безопасность» Сейсмическое воздействие в 9 баллов по шкале MSK-64. |
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Испытание на сейсмическое воздействие на Датчик движения (далее – «изделие»). Расчет выполнен на основании технической документации, ГОСТ 30546.1-98 «Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям и методы расчета их сложных конструкций в части сейсмостойкости», ГОСТ 30546.2-98 «Испытания на сейсмостойкость машин, приборов и других технических изделий», ГОСТ 30546.3-98 «Методы определения сейсмостойкости машин, приборов и других технических изделий, установленных на месте эксплуатации, при их аттестации или сертификации на сейсмическую безопасность».
Рис. 1. Общий вид.
2 НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ИЗДЕЛИЕ
На основании технической документации рис. 1, была построена модель рис.3.
В качестве статических и динамических нагрузок были приняты следующие типы нагрузок:
- собственный вес с коэффициентом 1.05;
- сейсмическое воздействие в 9 баллов по шкале MSK-64.
3 МЕТОДИКА РАСЧЕТА
Расчет, выполняемый программой ANSYS, основан на классических инженерных представлениях и концепциях. ANSYS — универсальная программная система конечно-элементного (МКЭ) анализа. Экспертным советом по аттестации программ для ЭВМ при Ростехнадзоре ФБУ «НТЦ ЯРБ» согласованы и выпущены аттестационные паспорта программ для ЭВМ ANSYS/LS-DYNA и ANSYS Mechanical для выполнения расчетов напряженно-деформированного состояния бетонных и железобетонных строительных конструкций зданий и сооружений (ЗиС) объектов использования атомной энергетики (ОИАЭ) под действием статических и динамических нагрузок, с учетом возможности развития под нагрузкой пластических деформаций и трещинообразования, для режимов нормальной эксплуатации, нарушения нормальной эксплуатации, проектных и запроектных аварий. Аттестационный паспорт №581 от 31 марта 2023 года. Срок действия до 31 марта 2033 года. Настоящий расчёт является консультационным.
Совокупность дискретных областей (элементов), связанных между собой в конечном числе точек (узлов), представляет собой математическую модель системы, поведение которой нужно анализировать. Основными неизвестными являются степени свободы узлов конечно-элементной модели. К степеням свободы относятся перемещения, повороты, температуры, давления, скорости, потенциалы электрических или магнитных полей; их конкретное содержание определяется типом элемента, который связан с данным узлом. В соответствии со степенями свободы для каждого элемента модели формируются матрицы масс, жесткости (или теплопроводности) и сопротивления (или удельной теплоемкости). Эти матрицы приводят к системам совместных уравнений, которые обрабатываются так называемыми “решателями”.
Для материалов с линейными свойствами напряжения связаны с деформациями соотношением:
| {s} = [D] {eel}, | (1) |
где {s} = ësx sy sz sxy syz sxzûТ — вектор напряжений (как выходная величина помечается меткой S);
[D] – матрица упругости (описывается уравнениями (18) … (23), обратная матрица записывается в виде (4) и (5);
{eel} = {e} – {eth} — выходной массив;
{e} = ëex ey ez exy exz eyzûТ — вектор полной (суммарной) деформации;
{eth} – вектор температурной деформации (определяется соотношением (3).
Компоненты вектора напряжений показаны на Рис. 2. Для используемых в программе ANSYS напряжений и деформаций принято следующее правило знаков: величины, относящиеся к растяжению, являются положительными, к сжатию — отрицательными.
Компоненты сдвига считаются положительными, если их направления совпадают с направлениями соответствующих координатных осей. Деформации сдвига представляют собой инженерные деформации, а не компоненты тензора.
Рис. 2. Компоненты вектора напряжений
Уравнение (1) может быть обращено следующим образом:
| {e} = {eth} + [D]-1 {s}. | (2) |
Для трехмерного случая вектор температурных деформаций определяется в виде соотношения:
| {eth} = DT ëax ay az 0 0 0 ûT, | (3) |
где ax – коэффициент температурного расширения в направлении оси X
Матрица [D]-1, нормализованная по столбцам, имеет вид:
| 1/Ex | -nxy/Ey | -nxz/Ez | 0 | 0 | 0 | ||
| -nyx/Ex | 1/Ey | -nyz/Ez | 0 | 0 | 0 | ||
| [D]-1 = | -nzx/Ex | -nzy/Ey | 1/Ez | 0 | 0 | 0 | (4) |
| 0 | 0 | 0 | 1/Gx | 0 | 0 | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1/Gy | 0 | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1/Gz |
При использовании нормализация по строкам, матрица записывается следующим образом:
| 1/Ex | -n*xy/Ey | -n*xz/Ez | 0 | 0 | 0 | ||
| -n*yx/Ex | 1/Ey | -n*yz/Ez | 0 | 0 | 0 | ||
| [D]-1 = | -n*zx/Ex | -n*zy/Ey | 1/Ez | 0 | 0 | 0 | (5) |
| 0 | 0 | 0 | 1/Gxy | 0 | 0 | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1/Gyz | 0 | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1/Gzx |
Для записи элементов этих матриц используются обозначения:
Ex – модуль Юнга в направлении оси X,
nxy – минимальный коэффициент Пуассона,
n*xy – максимальный коэффициент Пуассона,
Gxy – модуль сдвига в плоскости X-Y.
Матрица [D]-1 должна быть положительно определенной. Кроме того, эта матрица должна быть симметричной, поэтому для ортотропных материалов предполагается существование соотношений:
| nyx / Ex = nxy / Ey | (6) |
| nzx / Ex = nxz / Ez | (7) |
| nzy / Ey = nyz / Ez | (8) |
или
| n*yx / Ey = n*xy / Ex | (9) |
| n*zx / Ez = n*xz / Ex | (10) |
| n*zy / Ez = n*yz / Ey | (11) |
Согласно приводимым выше соотношениям, величины nxy, nzy, nzx, n*yx, n*zy и n*zx являются зависимыми и поэтому не задаются при вводе исходных данных.
Из равенства (2) в развернутом виде, используя выражения (3), (4), а также (6) … (8), получаем шесть уравнений:
| ex = ax DT + sx /Ex — nxy sy / Ey — nxz sz / Ez | (12) |
| ey = ay DT + sy /Ey — nxy sx / Ey — nyz sz / Ez | (13) |
| ez = az DT + sz /Ez — nxz sx / Ez — nyz sy / Ez | (14) |
| exy = sxy /Gxy | (15) |
| eyz = syz /Gyz | (16) |
| exz = sxz /Gxz | (17) |
где ex — деформация в направлении оси X,
exy — деформация сдвига в плоскости X-Y,
sx — напряжения в направлении оси X,
sxy — напряжения сдвига в плоскости X-Y;
компоненты с другими индексами получаются циклическим сдвигом (X-Y-Z).
Уравнение (1) можно переписывается в развернутом виде, используя обратную матрицу (4), что вместе с уравнениями (3), (6) … (8) дает шесть соотношений для напряжений:
| sx = Ex/h [1 — (nyz)2 Ey/Ez] (ex — ax DT) + Ex/h [nxy + nxznyz Ey/Ez] (ey — ay DT) + Ex/h [nxz + nyznxy] (ez — az DT) | (18) |
| sy = Ex/h [nxy + nxznyz Ey/Ez] (ex — ax DT) + Ey/h [1 — (nxz)2 Ex/Ez] (ey — ay DT) + Ey/h [nyz + nxznxy Ex/Ey] (ez — az DT) | (19) |
| sz = Ex/h [nxz + nyznxy] (ex — ax DT) + Ey/h [nyz + nxznxy Ex/Ey] (ey — ay DT) + Ez/h [1 — (nxy)2 Ex/Ey] (ez — az DT) | (20) |
| sxy = Gxy Îxy | (21) |
| syz = Gyz Îyz | (22) |
| sxz = Gxz Îxz, | (23) |
в которых обозначено: h = 1 — (nxy)2 Ex/Ey — (nyz)2 Ey/Ez — (nxz)2 Ex/Ez — 2 nxy nyz nxz Ex/Ez.
Если модули сдвига Gxy, Gyz, Gxz не задаются при вводе, то их значения вычисляются следующим образом:
| Gxy = (Ex Ey) / (Ex + Ey + 2 nxy Ex) | (24) |
| Gyz = Gxy | (25) |
| Gxz = Gxy | (26) |
4 РАСЧЕТ ИЗДЕЛИЯ
Рис. 3. Расчетная аппроксимированная модель
Определение собственных частот колебаний изделия:
| № рис. | Форма колебаний | Частота, Гц |
| 5 | 1 | 60,1 |
| 6 | 2 | 109 |
| 7 | 3 | 502 |
| 8 | 4 | 761 |
| 9 | 5 | 1450 |
| 10 | 6 | 2000 |
Рис. 4. Гистограмма собственных частот колебаний
Рис. 5. Амплитуда при 1-й форме колебаний [мм]
Рис. 6. Амплитуда при 2-й форме колебаний [мм]
Рис. 7. Амплитуда при 3-й форме колебаний [мм]
Рис. 8. Амплитуда при 4-й форме колебаний [мм]
Рис. 9. Амплитуда при 5-й форме колебаний [мм]
Рис. 10. Амплитуда при 6-й форме колебаний [мм]
Анализ сейсмического воздействия на изделие:
Рис. 11. График зависимости между максимальной амплитуды ускорения и частотой синусоидальной вибрации – расчетный спектр воздействия.
Значение частот и ускорений для характеристических точек по рисунку 11
| Частота [Hz] | Ускорение [m/s2] |
| 0.5 | 0.15 |
| 2 | 2.5 |
| 10 | |
| 30 | 1.0 |
Коэффициент учитывающий уровень установки над нулевой отметкой в 70м и интенсивность землетрясения по MSK-64 равен 0.3.
Рис. 12. Деформации по оси X [мм]
Рис. 13. Деформации по оси Y [мм]
Рис. 14. Деформации по оси Z [мм]
Рис. 15. Эквивалентные напряжения [МПа]
Рис. 16. Ускорения по оси X [мм/с2]
Рис. 17. Ускорения по оси Y [мм/с2]
Рис. 18. Ускорения по оси Z [мм/с2]
Визуализация коэффициента запаса прочности:
Рис. 19. Визуальный коэффициент запаса прочности
5 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- Испытание на сейсмическое воздействие выполнено расчетным методом на основании ГОСТ 30546.1-98 «Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям и методы расчета их сложных конструкций в части сейсмостойкости», ГОСТ 30546.2-98 «Испытания на сейсмостойкость машин, приборов и других технических изделий», ГОСТ 30546.3-98 «Методы определения сейсмостойкости машин, приборов и других технических изделий, установленных на месте эксплуатации, при их аттестации или сертификации на сейсмическую безопасность».
- В расчете представлены собственные частоты колебаний изделия, сейсмическое воздействие, визуализация коэффициента запаса прочности;
- На основании представленного расчета можно сделать выводы, что прочность изделия от сейсмического воздействия в 9 баллов по шкале MSK-64 обеспечена.
Конец протокола испытаний
