А.І. Білеуш, д-р техн наук 3О. О. Євтодій icon

А.І. Білеуш, д-р техн наук 3О. О. Євтодій




Скачати 62.68 Kb.
НазваА.І. Білеуш, д-р техн наук 3О. О. Євтодій
Дата16.08.2012
Розмір62.68 Kb.
ТипДокументи



I SSN 1813–1166. Вісник НАУ. 2004. №4

УДК 624.01

1Я.О. Слободян, канд. техн. наук

2А.І. Білеуш, д-р техн. наук

3О.О. Євтодій

4Н.П. Шаравара

Застосування інформаційних технологій автоматизації проектування для дослідження конструкцій на нелінійно деформованій основі

1Науково-дослідний інститут автоматизованих систем у будівництві,

e-mail: sls@sl-lira.kiev.ua

2,3,4 Інститут екології та дизайну НАУ, e-mail: raa-nau@ukr.net

Наведено результати чисельних досліджень конструкцій на нелінійно деформованій основі із застосуванням сучасних інформаційних технологій автоматизації проектування на основі програмного комплексу ЛІРА і оцінка похибки розв’язання нелінійної задачі кроковим методом послідовного навантаження.

Вступ


Новий підхід базується на застосуванні сучасних інформаційних технологій і склада-ється з ряду послідовних взаємозалежних етапів дослідження:

– побудови ефективної, універсальної і достовірної математичної моделі об’єкта;

– розробки та реалізації загального чисель-ного методу в сучасному програмному забезпеченні;

– проведення комплексу чисельних досліджень.

Практика чисельних досліджень за допомо-гою програмного комплексу ЛІРА [1] показує, що необхідна точність результатів досягається, як правило, при відносно невеликій кількості ступенів навантаження (10–20 при відповідній точності близько 5–3 %) залежно від ступеня нелінійності деформування основи і рівня навантаження.
^

Аналіз досліджень


Можливість застосування теорії розрахунку окремих конструкцій на лінійно деформованій поверхні основи змінної жорсткості вперше детально обґрунтована в праці [2], у якій для розрахунку балок, рам, плит і балок-стінок на пружній основі зі змінними коефіцієнтами жорсткості використовується метод скінченних різниць.

У праці [3] узагальнений досвід досліджень автора, де обґрунтована можливість застосуван-ня теорії розрахунку методами скінченних різниць та послідовних наближень конструкцій споруд на нелінійно деформованій поверхні основи зі змінними коефіцієнтами жорсткості, визначеними за допомогою гіперболічного зако-ну деформування ґрунту.

Для уточнення існуючих розрахункових моделей розглянемо метод побудови, розрахунку і дослідження моделей конструкцій споруд на нелінійно деформованій поверхні основи із застосуванням експонентного закону деформу-вання грунту при нерівномірних вертикальних та горизонтальних переміщеннях земної поверхні, характерних для складних ґрунтових умов, що становлять близько 70 % території України [4].
^

Постановка завдання


Метод розв’язання поставленого статичного завдання базується на застосуванні одного із самих універсальних і широкорозповсюджених у теорії і практиці чисельних методів – метода скінченних елементів.

Для розв’язання фізично нелінійної задачі застосовується кроковий метод ступінчастого навантаження, за допомогою якого нелінійна система рівнянь заміняється рекурентною послідовністю лінійних.

Застосування такого методу дозволяє простежити дійсне поводження системи протягом навантаження, починаючи з ненавантаженого стану, включаючи стан нелінійного деформування матеріалів конст-рукцій і ґрунту і завершуючи процес наванта-ження руйнуванням системи. При цьому величина руйнівного навантаження визначається в процесі нелінійного розрахунку на основі прийнятих критеріїв руйнування по досягненню граничних деформацій або граничних напружень в елементах системи [4; 5].

^ Чисельні дослідження

Розглянемо [6] безкаркасний будинок, розта-шований на підготовленій території, розрахун-кова схема якого прийнята у вигляді балки довжиною L = 20 м і характеристиками жорст-кості:

EI = 2e8 кНм2, GF=1,2e7 кН.

Навантаження від ваги будинку q = 700 кН/м.

Граничне напруження основи при стиску
σu = 1,4 МПа. Прогнозоване осідання будинку S при середньому напруженні під підошвою фундаменту σc = 0,7 МПа дорівнює 0,00467 м.

У процесі експлуатації будинок піддається впливу вертикальних ступінчастих переміщень земної поверхні у вигляді уступу висотою Ηu=0,01 м і довжиною Lu=5 м.

Автоматизований нелінійний розрахунок системи “конструкція – основа” виконувався кроковим методом послідовного навантаження та методом скінченних елементів на два види навантажень на основі експонентного закону деформування поверхні основи (рис. 1) із застосуванням програмного комплексу ЛІРА [1].



а



б

Рис. 1. Експонентна діаграма σ–s деформування ґрунту (^ 2) і коефіцієнти жорсткості поверхні основи (1):

а – на n = 1 ступені навантаження; б – на n-му ступені навантаження

Перший вид навантаження – власна вага будинку q = 700 кН / м.

Другий вид навантаження – вертикальні сту-пінчасті переміщення земної поверхні у вигляді уступу висотою Ηu = 0,01 м і довжиною Lu = 5 м.

Дотичні коефіцієнти жорсткості поверхні основи Ck для n+1 ступеня навантаження обчислюються програмно [1] з використанням експонентної діаграми деформування поверхні основи з урахуванням “історії навантаження”, тобто n–1 ступеня навантаження.

З метою точності розв’язання даної нелінійної задачі для кожного виду навантаження виконані розрахунки трьох варіантів моделювання проце-сів навантажень: 5, 10 та 20 ступенів рівномір-ного навантаження (рис. 2).



Рис. 2. Зміна похибки розв’язання задач при напруженні найбільш навантаженої контактної точки

У результаті розв’язання трьох варіантів задач при 5, 10 і 20 ступенях навантажень отримані такі оцінки точності результатів за значеннями деформацій у найбільш навантаженій контактній точці 30 (рис. 2–4).



а



б



в

Рис. 3. Дослідження НДС системи балка-основа при п’яти кроках навантажень:

а – модель системи; б – деформована схема; в – епюра моментів



Рис. 4. Вихідна розрахункова (1) і експонентна (2) діаграми –s найбільш навантаженої контактної точки 30

Висновки


Виконані чисельні дослідження підтвердили ефективність використання програмного комп-лексу ЛІРА [1 та експонентного закону дефор-мування ґрунту для адекватного чисельного моделювання складних умов взаємодії конструк-цій і основ.

Підтверджена збіжність результатів автомати-зованого нелінійного розв’язання задач методом послідовного навантаження при невеликій кіль-кості ступенів навантаження (5–20 для кожного виду навантаження).

Отримані оцінки збіжності результатів нелі-нійних розрахунків мають важливе значення для ефективного практичного застосування програм-ного комплексу ЛІРА при проектуванні реальних стрижневих, у т.ч. пластинчастих конструкцій на нерівномірно деформованій основі, а також для розрахункового обґрунтування безпеки експлуа-тації та реконструкції складних споруд в умовах екстремальних навантажень.

Список літератури

    1. Программный комплекс ЛИРА – Windows.
    Т. 5. Теоретические основы / А.С. Городецкий, Я.Е. Слободян, И.Д. Евзеров и др. / – К.: НИИАСС. – 1997. – 90 с.

    2. Клепиков С.Н. Расчет конструкций на упругом основании. – К.: Будівельник, 1967. – 184 с.

    3. Клепиков С.Н. Расчет сооружений на деформи-руемом основании. – К.: НИИСК, 1996. – 200 с.

    4. Слободян Я.О. Оцінка точності чисельного рішення нелінійних контактних задач взаємодії споруд з основами//Опір матеріалів і теорія споруд. – К.: 2002. – Вип.70. – С. 136–144.

    5. Слободян Я.О. Експериментальне обґрунту-вання чисельного рішення нелінійно непружних контактних задач взаємодії споруд з нерівномірно-деформованими основами //Опір матеріалів і теорія споруд. – К.: 2000. – Вип. 68. – С. 147–155.

    6. Клепиков С.Н. Рекомендации по применению не-линейных методов расчета конструкций на дефор-мируемом основании. – К.: НИИСК, 1970. – 48 с.

Стаття надійшла до редакції 05.11.04.

Я.Е. Слободян, А.И. Билеуш, А.А. Евтодий, Н.П. Шаравара

Применение информационных технологий автоматизации проектирования для исследования конструкций на нелинейно деформированном основании

Приведены результаты численных исследований конструкций на нелинейно деформированном основании с применением современных информационных технологий автоматизации проектирования на основе программного комплекса ЛИРА и оценка погрешности решения нелинейной задачи шаговым методом последовательного нагружения.

Y.O. Slobodyan, A.I. Bileush, A.A. Evtody, N.P. Sharavara

Application of information technologies of automation designing for research of designs on nonlinear the deformed basis

The results of numerical researches of designs on nonlinear the deformed basis with application of modern information technologies of automation designing are given on the basis of a program complex LIRA also estimation of an error of the decision of a nonlinear task by a step-by-step method.


Схожі:

А.І. Білеуш, д-р техн наук 3О. О. Євтодій iconГосударственный стандарт союза сср конструкции и изделия железобетонные радиационный метод определения толщины защитного слоя бетона, размеров и расположения
Л. Г. Родэ, канд техн наук; В. А. Клевцов, д-р техн наук; Ю. К. Матвеев; И. С. Лифанов; В. А. Воробьев, д-р техн наук; Н. В. Михайлова,...
А.І. Білеуш, д-р техн наук 3О. О. Євтодій iconМіжнародна науково-технічна конференція, присвячена 80-річчю Дніпропетровської області та 90-річчю
В. а д-р техн наук, проф.; Перегудов В. В., д-р техн наук, проф.; Рудь Ю. С., д-р техн наук, проф.; Сидоренко В. Д., д-р техн наук,...
А.І. Білеуш, д-р техн наук 3О. О. Євтодій iconСтроительные нормы и правила отопление, вентиляция и кондиционирование сниП 04. 05-91*
Ссср (д-р техн наук Е. Е. Карпис, М. В. Шувалова), вниипо мвд СССР (канд техн наук И. И. Ильминский), мниитэп (канд техн наук М....
А.І. Білеуш, д-р техн наук 3О. О. Євтодій iconА. Г. Шалимов, д-р техн наук; С. А. Голованенко
А. Г. Шалимов, д-р техн наук; С. А. Голованенко, д-р техн наук, В. Т. Абабков, канд техн наук; Н. Н. Киселев; В. В. Зайцев; Е. Д....
А.І. Білеуш, д-р техн наук 3О. О. Євтодій iconМ. І. Волков, д-р техн наук; О. М. Алексєєв, канд техн наук; О. М. Кочевський, канд техн наук
Створення бібліотеки електронних підручників для студентів спеціальностей напряму “інженерна механіка”
А.І. Білеуш, д-р техн наук 3О. О. Євтодій iconПо делам строительства москва разработан министерством промышленности строительных материалов СССР исполнители
В. А. Лопатин, канд техн наук; Н. Н. Бородина, канд техн наук; Т. А. Мелькумова; В. И. Голикова; Л. Г. Грызлова, канд техн наук;...
А.І. Білеуш, д-р техн наук 3О. О. Євтодій iconГосударственный стандарт союза сср трапы чугунные эмалированные технические условия гост 1811-81
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд техн наук; В. И. Горбунов, канд техн наук
А.І. Білеуш, д-р техн наук 3О. О. Євтодій iconГосударственный стандарт союза сср трубы чугунные канализационные и фасонные части к ним сортамент гост 6942. 1-80
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд., техн наук; В. Н. Бехалов, канд техн наук
А.І. Білеуш, д-р техн наук 3О. О. Євтодій iconТрубы чугунные канализационные и фасонные части к ним. Крестовины прямые со смещенной осью отвода конструкция и размеры гост 6942. 19-80
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд техн наук; В. Н. Бехалов, канд техн наук
А.І. Білеуш, д-р техн наук 3О. О. Євтодій iconГосударственный стандарт союза сср трубы чугунные канализационные и фасонные части к ним. Муфты конструкция и размеры гост 6942. 22-80
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд техн наук; В. Н. Бехалов, канд техн наук
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи