Объект моделирования – окружающая среда

Окружающая среда воздействует на ЧО и ПТМ. Эти воздействия учитываются множеством Y, в котором Y₁ – воздействия на ЧО, влияющие, в основном, на его способность воспринимать информацию и выдавать управляющие воздействия, Y₂ – воздействия на ПТМ, складывающиеся из воздействий, меняющих свойства материалов, из которых изготовлены элементы ПТМ, воздействий, меняющих характеристики элементов ПТМ и нагрузок. В зависимости от микроклимата района, сейсмической активности и т.д. выделяют несколько зон [, ]. Каждой зоне соответствуют свои параметры воздействий на ПТМ, которые случайны. Основной интерес представляют силовые воздействия окружающей среды на ПТМ.

1. Ветровые нагрузки являются распределенными по наветренной площади нагрузками, действующими горизонтально и включающими статическую и динамическую составляющие.

Наветренной площадью называется проекция площади на плоскость, перпендикулярную направлению ветрового потока (Рис. 6).

Рис. 6 Наветренная площадь

Ветровую нагрузку можно рассматривать как сосредоточенную силу, приложенную в центре тяжести наветренной площади. Положение центра тяжести сечения (площади) определяется по известным зависимостям

, ,(9)

и при переходе к предельным значениям

( ) , ,(10)

где S - площадь сечения, x и y – координаты по оси абсцисс и оси ординат, соответственно (Рис. 7).

Исходя из этих зависимостей, находим координаты центра тяжести сечения наветренной площади.

Статическая составляющая ветровой нагрузки определяется по формуле

, (11)

где - наветренная площадь, - коэффициент, учитывающий изменение динамического давления по высоте, - коэффициент аэродинамической силы, учитывающий аэродинамическую форму элемента, - динамическое давление (скоростной напор) ветра, принимаемое в зависимости от вида расчета (рабочее/нерабочее состояние) и района установки ПТМ.

Рис. 7 Поперечное сечение элемента

Учет динамической составляющей ветровой нагрузки производится с помощью динамического коэффициента, в зависимости от расчетного случая он принимается равным k_д=1.4-1.6.

2) Нагрузки от снега и обледенения – это нагрузки, распределенные по горизонтальной площади ПТМ и ее элементов, действующие вертикально вниз (вес снега и льда). Величины их определяются как произведение данной площади на давление снега и льда, равное 500-2500 Па в зависимости от района установки ПТМ. Точкой (точками) приложения нагрузки (нагрузок) является центр (центры) тяжести сечения горизонтальных проекций площадей ПТМ и ее элементов.

3) В районах, подверженных землетрясениям, учитываются горизонтальные сейсмические силы, прикладывающиеся к центру тяжести ПТМ

,(12)

где - сейсмический коэффициент, принимаемый в зависимости от сейсмической балльности района, - вес ПТМ, кН.

4) Гравитационные воздействия – это силы тяжести груза и элементов ПТМ, направленные вертикально вниз и распределенные по объему элемента. Сила тяжести груза – случайная величина, вероятность появления которой распределена по некоторому закону, чаще всего близкому к нормальному. Силы тяжести элементов также являются случайными величинами и меняются в пределах 5% от своей величины. Они подчиняются нормальному закону распределения. При моделировании могут заменяться сосредоточенными нагрузками, приложенными в центрах масс элементов. Они определяются по зависимости , где m_i – масса i-го элемента ПТМ, g – ускорение свободного падения.

Также при моделировании могут учитываться технологические нагрузки, связанные с выполнением ПТМ технологических операций, и особые нагрузки, вызванные дефектами изготовления, ошибками управления, редкими природными явлениями или деятельностью людей, напрямую не связанной с данной машиной.