Введение к работе
Актуальность темы. В условиях увеличения стоимости материалов вопросы проектирования оптимальных по расходу материала систем становятся особенно актуальными. Оптимальные по объему системы являются конструкциями переменной жесткости, что затрудняет их изготовление и эксплуатацию. Уменьшение числа варьируемых типоразмеров существенно снижает эффект от оптимизации. Вклгочеіше в число варьируемых параметров усилий регулирования позволяет получать оптимальные проекты с небольшим количеством типоразмеров сечений, сопоставимые по объему с оптимальными проектами без регулирования усилий.
Диссертация выполнена на кафедре строительной механики Томской Государственной архитектурно-строительной академии в соответствии с темой 3.2.1.2 "Разработка методов оптимального проектирования конструкций" межвузовской научно-технической программы "Архитектура и строительство".
Целью диссертации является обоснование и разработка метода проектирования стержневых систем с оптимальным распределением материала и внутренних усилий при учете требований прочности, устойчивости плоской формы изгиба и конструктивных ограничений; создание алгоритмов и программ расчета.
Научная новизна работы. Учет ограничений прочности и устойчивости плоской формы изгиба позволяет варьировать в каждом сечении конструкции двумя размерами. Дополнительный эффект достигается за счет введения в число варьируемых параметров усилий регулирования. Для анализа устойчивости плоской формы изгиба предложена дискретная модель, получены матрицы изгибной, крутильной и геометрической жесткости. Получены
и исследованы выражения для определения критической нагрузки в функции от размеров сечений. Предложено уравнение связи между величинами критической нагрузки и усилиями регулирования. Рассмотрена постановка задачи оптимального проектирования для случая, когда в процессе эксплуатации, как нагрузка, так и усилия регулирования принимают любые значения из наперед заданного интервала.
Практическая ценность работы. Предложенные алгоритмы и программы расчета позволяют определять оптимальное распределение материала и вігутрешшх усилий в балочных конструкциях с учетом ограничений прочности и устойчивости. Алгоритм и программа анализа устойчивости позволяет уточнить решения, имеющиеся в литературе, а также получить новые решения для балок переменного сечения при различішх законах опирання и загружения. Результаты диссертациошшй работы могут быть использованы при проектировании систем с регулированием внутренних усилий.
Па защиту выносятся:
-
Алгоритм оптимального проектирования стержневых систем с регулированием внутренних усилий при учете ограничений прочности и устойчивости плоской формы изгиба.
-
Алгоритм определения величины критической нагрузки плоской формы изгиба при произвольных условиях загружения, опирання и распределения материала.
-
Выражения, связывающие величину критической нагрузки плоской формы изгиба с размерами поперечных сечений.
-
Выражение, связывающее величину критической нагрузки плоской формы изгиба с усилиями регулирования.
-
Алгоритм оптимального проектирования стержневых систем при нагрузках и усилиях регулирования, заданных пределами изменения.
Апробация работы. Основные разделы диссертации докладывались и
обсуждались на:
научных семинарах кафедры строительной механики ТГАСУ (1988-1996 гг.); научно-технической конференции «Архитектура и строительные конструкции» (апрель 1991 г., г. Новосибирск); весеїшей научной сессии аспирантов и соискателей ТГАСУ (июнь 1997 г.); межфакультетском семинаре но прочности и надежности СГУПС (июнь 1998 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано четыре работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоят го введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы, содержит 134 страницы машинописного текста, 41 рисунок и 14 таблиц, 149 наименований литературы, из них 19 на иностранном языке.