Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИИ 5
ГЛАВА 1
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕМБРАННО-СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМ 8
1.1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕМБРАННО-СТЕРЖНЕВЫХ СООРУЖЕНИЙ 8
1.1.1. Современные достижения в проектировании, строительстве и эксплуатации мембранно-стержневых сооружений 8
1.1.2. Новые конструктивные формы пространственных мембранно-стержневых систем 21
1.2. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ РАСЧЕТА МЕМБРАННО-СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМ 29
ГЛАВА 2
ФОРМИРОВАНИЕ МАТРИЦ ЖЁСТКОСТИ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В АЛГОРИТМЕ ШАГОВОГО РАСЧЁТА МЕМБРАННО-СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМ 38
2.1. ШАРНИРНО-СТЕРЖНЕВЫЕ И ВАНТОВЫЕ КОНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ 39
2.2. МЕМБРАННЫЕ КОНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ 43
2.3. БАЛОЧНЫЕ КОНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ 55
ГЛАВА 3
СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ МЕМБРАННО-СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМ МЕТОДОМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ НАГРУЖЕНИЙ С ПОЭТАПНЫМ ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 61
3.1. МЕТОД ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ НАГРУЖЕНИИ С ПОЭТАПНЫМ ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ИТЕРАЦИОННОЙ ПРОЦЕДУРЫ ЭЙЛЕ-РА-КОШИ 61
3.2. АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ПРОСТРАНСТВЕННЫХ МЕМ-БРАННО-СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМ С УЧЕТОМ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ И КОНСТРУКТИВНОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ 65
3.2.1. Описание топологии систем при помощи матрицы связанности узлов 67
3.2.2. Учет конструктивной нелинейности систем 77
3.2.3. Алгоритм итерационного процесса 79
ГЛАВА 4
ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ ME МБР АННО-СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМ 81
4.1. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АРОЧНО-ВАНТОВЫХ СИСТЕМ С УЧЕТОМ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ 81
4.2 ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЗООБРАЗНЫХ ВАНТОВО-СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМ С УЧЕТОМ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ 93
4.3. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ МЕМБРАННО-СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМ С УЧЕТОМ
ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ И КОНСТРУКТИВНОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ 101
4.3 1. Расчет геометрически нелинейной мембранно стержневой системы 103
4.3.2. Расчет геометрически и конструктивно нелинейной мембранно-стержневой системы 117
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 132
ЛИТЕРАТУРА 136
ПРИЛОЖЕНИЕ 148
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Программа статического расчета на ЭВМ пространственных мембранно-стержневых систем на языке Visual Basic 149
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Трехмерные конечные элементы 178
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Примеры расчета на ЭВМ мембранно-стержневых систем 185
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Акты внедрения результатов работы
Введение к работе
Диссертация «Статический расчет пространственных мембранно-стержневых систем с учетом геометрической и конструктивной нелинейности» посвящена разработке алгоритма статического расчета мем бранно-стержневых сооружений.
Актуальность темы
Развитие строительства с учетом современных достижений требует повышения эффективности проектируемых сооружений при экономии материальных затрат за счет внедрения прогрессивных конструкций, снижения материалоемкости, улучшения строительных качеств сооружений.
К прогрессивным конструкциям, как показал международный опыт строительства сооружений в течение последних десятилетий, относятся, в частности, мембранно-стержневых системы. Это новые облегченные большепролетные системы покрытий сооружений, нелинейная теория расчета которых в настоящее время разрабатывается и уточняется. В то же время строительство мембранных сооружений требует наличия алгоритма расчета их с использованием последних достижений в области строительной механики.
Целью работы является:
- разработка алгоритма статического расчета пространственных предварительно напряжённых мембранно-стержневых систем с учетом геометрической и конструктивной нелинейности;
- численное исследование на ЭВМ пространственных мембранно стержневых и линейно-протяжённых комбинированных вантовых систем с учетом нелинейных факторов;
- совершенствование конструктивных форм мембранно-стержневых систем на основе результатов проведённого численного анализа систем.
Научная новизна
В диссертации разработан алгоритм статического расчета пространственных мембранно-стержневых систем сооружений, позволяющая учитывать влияние геометрической и конструктивной нелинейности.
Применение разработанной в последние десятилетия различными авторами теории статического расчета мембранное стержневых систем позволяло проектировщикам рассчитывать на силовые нагрузки гибкие мембранно-стержневые системы с учетом деформаций. Но игнорирование возможности временного выключения из работы вантовых элементов не позволяло рассчитывать мембранно-стержневые системы покрытий при перегрузках в экстремальных ситуациях.
Новая постановка задачи позволила учесть геометрическую и конструктивную нелинейность систем, описать работу пространственных мембранно-стержневых покрытий сооружений при действии нагрузок.
Научную новизну работы составляют:
- алгоритм статического расчета пространственных мем бранно-стержневых систем на действие силовых, температурных и кинематических нагрузок;
- результаты численного исследования на ЭВМ пространственных мем-бранно-стержневых и вантовых комбинированных систем на действие силовых, температурных и кинематических нагрузок;
- новые системы мембранно-стержневых сооружений.
Достоверность результатов работы обеспечивается корректностью поставленных задач, а также сравнением результатов счета с данными, полученными другими учеными, втом числе с результатами проведенных экспериментов.
Практическая ценность работы состоит в новых возможностях, предоставляемых для расчётчиков сооружений разработанными алгоритмом и программой расчета на ЭВМ пространственных мембранно-стержневых систем. Разработанные в диссертации алгоритм и программа статического расчета на ЭВМ пространственных мембранно-стержневых и вантовых комбинированных систем могут получить широкое применение при проектировании экономичных сооружений больших пролетов.
Результаты проведенных исследований получили внедрение на практике при проектировании и строительстве в г. Тольятти мембранно-стержневого покрытия склада готовой продукции АОЗТ «Волгопромвентиляция» и используются в учебном процессе преподавателями кафедры «Строительные конструкции и гидротехнические сооружения» при подготовке студентов института мелиорации и леса СГАУ им Н.И. Вавилова.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на ежегодных научно-технических конференциях Саратовского государственного аграрного университета, Саратовского государственного технического университета, Российского государственного открытого технического университета путей сообщения (г. Москва) в период с 1997 года по 2004 год и на межрегиональной научной конференции в г. Саратове в 2004 году.
В целом диссертационная работа докладывалась на расширенном заседании кафедры «Информационные технологии» Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова
Публикации. По материалам диссертации опубликовано пятнадцать научных работ.
Структура и объем диссертации. Текст диссертации изложен на 147 страницах, состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы из 153 наименований и содержит 35 рисунка, 14 таблиц.
