Введение к работе
Актуальность темы. Использование в металлических конструкциях высокопрочных сталей, алюминиевых сплавов и других материалов, имеюших нелинейную зависимость "<Г- 7 делает актуальной разработку методов расчета, учитывающих реальный вид диаграммы деформирования материала. Для сквозных стержневых конструкций с сжато-изогнутыми элементами существенное влияние на параметрі ВДС оказывает геометрическая нелинейность задачи.
В практике проектирования и строительства широко используются системі с регулярной структурой, то есть системы, состоящие из больного количества одинаковых периодически повторяющихся частей. Типичным примером элемента с регулярной структурой является составной стержень. Точное решение для такого типа конструкций получить трудно из-за дискретной структуры элементов и большого количества неизвестных; учет нелинейных факторов еие более усложняет задачу.
В исследованиях последних лет по расчету сложных стержневых конструкций, особенно при исследовании динамических параметров, используются идеи представления отдельных фрагментов стержневой конструкции в виде континуального модуля, рассматриваемого как КЗ в обшей структуре сооружения. Это позволяет существенно снизить порядок системы разрешадаих уравнений и использовать отработанные алгоритмы и программы, реализующие ЫНЭ.
Несмотря на широкое применение составных стержней в строительных конструкциях, в настоящее время нет достаточно простых и эффективных алгоритмов нелинейного расчета составных стержней. Практически отсутствуют исследования, рассматривавшие нелинейно-упругие стержневые системы из составных элементов.
В настоящей работе сделана попытка восполнить этот пробел. В диссертации предлагается приближенная методика расчета нелинейно-упругих стержневых систем из составных элементов, основанная на использовании гипотез А.Р.Ржаницына для составного стержня в сочетании с МКЭ для системы в целом.
Вместе с тем, континуальный конечный элемент позволяет,рассчитывать системы с дискретній регулярной структурой и системы из элементов с распределенными упругими характеристиками по единой методике.
Цель диссертации - разработка автоматизированного расчета нелинейно-упругих составных стержней и стержнезь систем из составных элементов с анализом влияния нелинейных факторов на НДС конструкции.
В связи с этим сфорцуягтрованн следующие задачи исследования:
разработка и практическая реализация алгоритмов нелинейного расчета составных стержней;
разработка методики приближенного расчета нелинейно-упругих стерякевых систем из составных элементов;
оценка влияния нелинейных факторов на параметры НДС конструкции, " .
Научная новизна. Получены следушие новые результаты.
-
- предложен численный г^етод расчета нелинейно-деформируемых состаБнУх етеркней, позволяший легко учесть граничите условия задачи;
-
- разработана методика расчета слокнык нелинейно-упругих стержневых систем из составных элементов, основанная на испольэс санни МКЭ в сочетании с методом переменных параметров упругости;
-
- введен конечный злеь:ецт воеьшго порядка, моделирующий і боту составного стсряия е улругс-податлквыык связями сдвига;
-
- получены штрицы жесткости четырех типов КЭ ПОСТОЯННОГО переменного поперечного сечения с линейной и нелинейной диаграммой деформирования материала;
-
- подтверждена сходимость итерационной процедуры pacvteT-лкнейно-упругих стержневых систем из составных элементов;
-
- дана оценка влияния нелинейных факторов на параметры ВДС для выполненных примеров расчета.
Практическое значение работы'' состоит в следующем:
предлагаемая методика шеєт быть использована для расчета широкого класса стерзнеьых скстен из составных элементов;
разработанный пакет програми для ПЭШ позволяет включить расчет нелпнеЯно-уиругих стервневых систем из составных элементов В СІШ? СТрОИЇвЛЬІИХ КОНСТРУКЦИЙ.
Достоверность предлагаемых алгоритмов расчета подтверждена сравнением результатов большого количества .чкелени
экспериментов, выполненных автором, с известными решениями А.Р.Ржаницнна для составите балок. Для рамно-балочных систем и^ составных элементов результаты численніше экспериментов удовлетворительно согласуются с решениями по дискретной модели,полученными с использованием программного комплекса "СПРИНТ". .
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и одобрены на ХШ научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава Хабаровского политехнического института (1983г.), на ХХХУІ научно-технической конференции Хабаровского института инженеров железнодорожного транспорта (1909г.), -на ХХХШ юбилейной научно-технической конференции дальневосточного государственного технического университета (1993г.: на научно-технической конференции "Прогрессивные строительные конструкции для условий Дальнего Востока" Хабаровского государственного технического университета (1994г.), на научно-технических семинарах кафедры сопротивления материалов и строительнок механики ХГТУ (ХПИ) (1984-1995гг), кафедра строительной механик;: и механики грунтов . ІДВГТУ (1995г.).
Публикации. По результатам исследования опубликован 10 печатных работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Она содержит 134 страницы машинописного текста, включая 45 рисунков, 21 таблицу, библиографию из 106 наименований.