ivdon3@bk.ru
Исследование проблемы фреттинг-повреждения механического узла, скрепленного болтами в трех измерениях, требует анализа полей напряжений в декартовых координатах по углу и радиусу контактных площадок. Это также требует определения положения зарождения и распространения трещины. В этом исследовании мы сосредоточимся на численном моделировании с использованием ANSYS. Результаты, полученные в виде узловых решений, детально показывают положения концентраций напряжений и формирование болтового узла. Контактная поверхность между пластинами (или контактными элементами) характеризуется контактным давлением, сцеплением и зазором. Полученные результаты позволили определить напряжение, вызвавшее зарождение и распространение трещины, а также положение поврежденного участка фреттингом.
Ключевые слова: болтовой узел, контактное моделирование, зона повреждения, фреттинг, закон Рамберга-Осгуда, напряжения Фон Мизеса
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.17 - Строительная механика
В статье приведен анализ существующих методик определения жесткостных параметров изгибаемых железобетонных элементов, усиленных внешним армированием на основе углеродных волокон. Приведены итоги сопоставления результатов определения жесткости по практическим методикам и лабораторным испытаниям. Сделаны общие выводы и рекомендации для дальнейшего исследования указанного вопроса, а также общие параметры системы усиления на основе углеродных волокон, необходимые к учету.
Ключевые слова: внешнее армирование, углеродное волокно, усиление, восстановление
05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения (технические науки) , 05.23.17 - Строительная механика
Расчет на прогрессирующее обрушение с вариацией и сравнением различных сценариев осуществлён для каркаса уникального высотного здания многофункционального комплекса. На первом этапе производен расчет в квазистатической постановке, определены максимальные прогибы для двух сценариев разрушения. Требования по состоянию ограниченной работоспособности в условиях прогрессирующего обрушения выполняется. На втором этапе произведен расчет в динамической постановке. Предварительно выполнен модальный анализ каркаса с целью определения форм колебаний, которые будут соответствовать предполагаемым деформациям сооружения в случае возникновения и развития процесса прогрессирующего обрушения. Установлено, что максимальный прогиб плиты при расчете в динамической постановке на 27.6% больше, чем в квазистатической. Остаточный прогиб после затухания колебательного процесса на 4.6% меньше, чем в статическом расчете. Следовательно, объект исследования является безопасным с точки зрения возможности возникновения экстренной ситуации, сопровождающейся частичным разрушением несущих конструкций.
Ключевые слова: прогрессирующее обрушение, метод конечных элементов, параметрическая архитектура, уникальные здания, динамическая постановка
05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения (технические науки) , 05.23.17 - Строительная механика
Суть предложенного заключается в обустройстве каркаса из швеллера вокруг балки покрытия. При этом элементы каркаса могут подвергаться управляемому воздействию, в виде перенапряжения в них, что реализуется специально установленными тяговыми кронштейнами. Исследование предложенного конструктивно-технологического решения, реализуемого каркасом из швеллера, осуществлено с использованием цифровых технологий на основе численного моделирования. В предложенной расчетной модели осуществлялось изменение площади армирования балки за счет введения каркаса усиления. В программном комплексе Etabs, при использовании метода конечных элементов, осуществлялся расчет поперечных сил и моментов во вновь образованной системе - балка плюс каркас из швеллера. В работе рассмотрен вопрос влияния каркаса на поперечную силу в балке. Использую технологию обработки больших массивов цифр получена математическая модель процесса при усилении балки каркасом из швеллера. Осуществлен последовательный анализ математической модели, позволивший констатировать правильность принятого решения и назначить конструктивные размеры устройства и его технологические параметры.
Ключевые слова: железобетонная балка, усиление, швеллер, армирование, поперечная сила, нагрузка, численный метод, математическое моделирование, численное моделирование, математическая модель,программный комплекс Etabs
05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения (технические науки) , 05.23.17 - Строительная механика
В рамках оптимизации конструктивного решения проведены исследования цилиндрического стержневого покрытия с повышенной жесткостью опорных ребер и с учетом подкрепления системы затяжками. Определено требуемое расстояние между элементами натяжения вдоль длины конструкции и предложены размеры и форма сечения нижних ребер. Разработан критерий оптимальности с управляющими параметрами и учтены три типоразмера стержней по наибольшим усилиям. Получены внутренние силовые факторы и перемещения узлов с учетом подкрепления и без него. Выявлено позитивное перераспределение усилий по поверхности и уменьшение деформативности покрытия. Установлена зависимость основных геометрических параметров от массы.
Ключевые слова: цилиндрическое стержневое покрытие, жесткость опорных ребер, подкрепление затяжками, оптимизация, усилия, перемещения, масса
05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения (технические науки) , 05.23.17 - Строительная механика
На основании начала наименьшей работы получены теоретические зависимости для определения внутренних усилий в элементах комбинированной системы шпренгельного типа. Проведен анализ результатов расчета шпренгельной балки с четырьмя стойками и выявлена физическая сторона явления изгиба при взаимодействии основной конструкции шпренгельной балки с элементами многостоечного шпренгеля.
Ключевые слова: шпренгельная балка, комбинированная система, многостоечный шпренгель, относительный эксцентриситет, потенциальная энергия
05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения (технические науки) , 05.23.17 - Строительная механика
Показана объективная необходимость совершенствования систем защиты информации в условиях развития информационно-телекоммуникационных технологий. В статье впервые задействована новая область NP-полных задач из диофантова анализа, а именно, многостепенные системы диофантовых уравнений (МСДУ) заданной размерности и степени (или порядка) типа Тарри-Эскотта. Приведены теоремы, которые описывают свойства параметрических решений МСДУ, необходимых для разработки алгоритма реализации математической модели дисимметричной биграммной криптосистемы. Приводится авторская теорема, позволяющая разрабатывать математическую модель системы защиты информации (СЗИ) в виде кортежа, содержащих диофантовы трудности. Рассмотрен новый подход разработки дисимметричной биграммной криптосистемы (ДБК) на основе двупараметрических решений МСДУ, обобщающий принцип построения криптосистем с открытым ключом. Предлагается прямое и обратное преобразования на основе параметрического решения реализовать по заданному алгоритму. Вводится новое понятие равносильности упорядоченных наборов чисел (параметров) заданной размерности и порядка для построенная на основе двупараметрического решения МСДУ математическую модель ДБК. Описанная математическая модель демонстрирует потенциал применения диофантовых уравнений для разработки СЗИ с высокой степенью надёжности.
Ключевые слова: NP-полная задача, система защиты информации, симметричная (дисимметричная) криптосистема, криптосистема с открытым ключом, прямое (обратное) преобразование информации, многостепенная система диофантовых уравнений типа Тарри-Эскотта
05.23.17 - Строительная механика , 08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством (по отраслям и сферам деятельности)
В статье рассмотрено двухэтапное моделирование объекта параметрической архитектуры сложной параметрической формы. На первом этапе исследована эволюция формообразования аналитической поверхности, полученной вращением кривой Ламе в плоскости, перпендикулярной оси вращения, с учетом изменений интенсивности закругления углов формы в горизонтальной плоскости. Для решения задачи определения поверхности объекта параметрической архитектуры, устойчивой к аэродинамическому воздействию, на втором этапе проведено исследование винтовых параметрических поверхностей. Численный эксперимент с использованием метода конечных элементов в ПК ANSYS позволил построить новую аналитическую поверхность с различным углом закручивания плит перекрытий в виде суперэллипса по высоте уникального здания. Предлагаемая методика исследования и применения возможностей эволюции формообразования позволяет перейти к модернизации BIM технологий при проектировании уникальных зданий и сооружений.
Ключевые слова: параметрическая архитектура, эволюция формообразования, аэродинамика, метод конечных элементов, аналитические поверхности
В статье рассматривается возможность использования в строительстве теплоизоляционных материалов нового поколения. Авторами проанализированы отличительные особенности теплоизоляционных плит, раскрыты достоинства и недостатки утеплителя из экструзионного пенополистирола. На основании анализа сделан вывод, что данные материалы и технологии являются перспективной альтернативой традиционным.
Ключевые слова: зеленые кровли, теплоизоляция, экструзионный пенополистирол, класс пожарной опасности, водопоглощение, биостойкость, прочность, долговечность
Традиционные аналитические методы определения критических сил приводят к трудным решениям трансцендентных уравнений, потому не универсальны и мало эффективны для стержней со сложными расчётными схемами. Предлагаемый численно-графический метод определения критических сил, может легко адаптироваться к сложным неклассическим задачам.
Ключевые слова: задача Эйлера, стержень, критическая сила, устойчивость, дифференциальные уравнения, граничные условия, метод конечных разностей, собственные значения.
В предоставленной статье рассматривается теоретический порядок и практическое решение задачи по расчету поперечных колебаний термореактивной полимерной самонесущей трубы-оболочки «Фуранфлекс» с конечным числом степеней свободы при равномерном закреплении по высоте. Детально рассмотрен порядок создания универсального расчетного алгоритма для определения собственных частот колебаний трубы с равномерным закреплением по высоте. При создании алгоритма и расчете собственных частот, определения коэффициентов, построения эпюр используется программный комплекс Mathcad. Статья может быть интересна инженерам проектировщикам, специалистам по расчету на динамику и прочность конструкций, специалистам теплогенерирующих компаний и ТЭЦ, преподавателям и студентам ВУЗов строительной отрасли.
Ключевые слова: собственный частоты, полимерная труба «фуранфлекс», собственные значения матрицы
Целью нашей работы был поиск возможных вариантов вторичного использования разрушаемых кирпичных зданий и сооружений. Нами были проведены испытания по проверке прочностных характеристик кирпичей, взятых с мест проведения реконструкции и полного сноса зданий и сооружений. В ходе чего, были сделаны выводы о возможностях дальнейшего использования кирпичного лома с разных мест сноса строительных конструкций.
Ключевые слова: снос, лом, здание, сооружение, кирпич, утилизация, испытание, прочность, рециклинг, железобетон
В предоставленной статье рассматривается теоретический порядок и практическое решение задачи по расчету балки методом начальных параметров с помощью расчетного комплекса Маthcad. Детально рассмотрен и предложен порядок создания универсального расчетного алгоритма и программы для любых комбинаций вертикальной нагрузки. Программа автоматизировано создает эпюры внутренних силовых факторов, перемещений, углов поворота сечений балки. Статья может быть интересна инженерам проектировщикам, специалистам по расчету на динамику и прочность конструкций, преподавателям и студентам ВУЗов инженерной направленности и строительной отрасли.
Ключевые слова: трехшарнирная арка, статически определимые арки, арочные конструкции, параболический абрис, эпюры внутренних силовых факторов
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.17 - Строительная механика
При проектировании узлов соединения настила с несущими конструкциями покрытий и перекрытий в виде полос выполненных из углеродных лент одной из главных задач является определение нагрузки, действующей на соединение. В статье рассмотрены результаты расчетного определения усилий в элементах соединения металлических балок с настилом в зависимости от величины начального искривления как нормативного и сверхнормативного. Результаты исследования могут быть использованы для проектирования крепления стальных настилов к несущим стальным элементам покрытий и перекрытий из композитных материалов виде углеродных лент.
Ключевые слова: углепластик, композитные материалы, углеродное волокно, фиброармированные пластики (ФАП), усиление, профилированный настил, металлические конструкции, реконструкция, соединение элементов конструкций, нагрузки и воздействия
Напряженно-деформированное состояние двухфазного тела под действием нагрузки описывается с помощью системы дифференциальных уравнений в частных производных (уравнений Ламе), аналитическое решение которой можно получить для узкого класса задач. Для применения одного из вариационных методов к решению обобщенной системы Ламе записывается функционал на основе потенциальной энергии деформаций, что позволяет расширить спектр задач по исследованию механических процессов в грунтовых основаниях под инженерными сооружениями.
Ключевые слова: двухфазное тело, водонасыщенное грунтовое основание, потенциальная энергия двухфазного тела, напряженно-деформированное состояние
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.17 - Строительная механика
В статье представлены описание расчетной модели и результаты моделирования напряженно-деформированного состояния вантовых конструкций. Расчеты выполнены в геометрически нелинейной постановке.
Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, вантовая конструкция, геометрическая нелинейность, гибкая вантовая система, пространственная стержневая система
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.17 - Строительная механика
В статье рассмотрены теоретические расчеты возможности возникновения несимметричных параметрических колебаний и параметрического резонанса, в полимерной оболочке «Фуранфлекс». Подробно изложены описание и расчет резонансных явлений при несимметричных параметрических колебаниях. Даны подробные математические преобразования дифференциальных уравнений параметрических колебаний. Сведения и результаты исследований в представленной работе рассчитаны на широкий круг читателей. Это преподаватели, проектировщики, конструкторы, студенты специализированных учебных заведений.
Ключевые слова: дымовая труба, несимметричные параметрические колебания, фуранфлекс, дымотводящий канал
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.17 - Строительная механика
Данная работа проводится в рамках исследования рамно-стержневой конструкции с элементами из тонкостенных профилей. Приводятся результаты численного исследования трехболтового соединения тонкостенной оцинкованной пластины толщиной 1.5мм с пластиной из толщиной 3 мм на болтах с регулируемым напряжением. Расчетные модели созданы объемными элементами в ПО Ansys с учетом прочностных свойств материалов.
Ключевые слова: оцинкованные тонкостенные профили, болтовые соединения, стержневые конструкции, тонкостенный профиль, метод конечных элементов
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.17 - Строительная механика
Приведен алгоритм расчета и рассмотрены различные варианты решения задачи при изменении параметров расчетной схемы стержневой системы на примере балки в программной среде MS Excel совместно с пакетом MathCAD. Предложенный подход позволяет совмещать на одном листе и формулы, и графическую часть, и результаты расчёта, что особенно полезно в учебном процессе. Он способствует более осознанному восприятию студентами расчётного процесса, позволяет реализовать различные формы дистанционного обучения информационным технологиям.
Ключевые слова: стержневые системы, алгоритм, моделирование, интегрирование, информационные технологии
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.17 - Строительная механика
В статье представлены теоретические расчеты и исследования возможности возникновения параметрических колебаний и параметрического резонанса в полимерной самонесущей термопластической трубе «Фуранфлекс». Термопластический, полимерный вкладыш «Фуранфлекс» предлагается в качестве проектного решения устройства отдельного газоотводящего ствола при реконструкции городских котельных и ТЭЦ теплогенерирующими компаниями. Дано подробное описание и анализ возникновения параметрических колебаний. Рассмотрены пример возникновения симметричных параметрических колебаний. Сведения и выводы представленной работы рассчитаны на разнопрофильный круг читателей, преподавателей, конструкторов-проектировщиков, студентов инженерно-строительных специальностей. Данная статья так же может представлять интерес для компаний, управляющих коммунальным хозяйством и теплогенерирующих компаний.
Ключевые слова: дымовые трубы, периметрические колебания, конденсат, защита дымохода, футеровка, фуранфлекс, термопластический вкладыш, газоотводящий ствол
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.17 - Строительная механика
В статье рассматриваются наиболее распространенные в инженерной практике схемы прямого интегрирования уравнений движения, приводятся основные формулы. Выполнен анализ точности указанных методов на примере решения тестовой задачи.
Ключевые слова: динамика сооружений, строительная механика, прямые методы интегрирования уравнений движения, метод Ньюмарка, метод Хаболта, метод Вилсона.
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.17 - Строительная механика
Данная статья посвящена определению критических напряжений в оболочках больших гибкостей. Задача решалась с помощью энергетического критерия в форме Ритца-Тимошенко, являющегося одним из наиболее часто применяемых при решении задач устойчивости. Это обусловлено тем, что с энергетических позиций можно лучше описать особенности поведения любой системы, и при этом решения задач получаются более простыми. Кроме того упрощается учет влияния таких факторов как начальные совершенства, силы трения между оболочкой и обмоткой, а также и другие особенности задачи устойчивости предварительно напряженной оболочки.
Ключевые слова: расчет устойчивости, устойчивость стенки, предварительное напряжение, внутреннее боковое давление, упругий отпор
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.17 - Строительная механика
Для создания современных систем стабилизации различных объектов и технических систем, как правило, необходимы математические модели с аналитическими свойствами. Это обусловлено тем, что большинство существующих методов синтеза автоматических систем построено на математических преобразованиях моделей объектов управления. Однако для сложных объектов и систем эти модели получают экспериментальным путем. Причем данные экспериментов аппроксимируются различными, хорошо известными методами. Если зависимости имеют существенно нелинейный характер, их аппроксимируют по участкам. Такая фрагментарная модель в целом не является аналитической, что исключает применение многих известных методов синтеза нелинейных систем стабилизации. В этих случаях целесообразно применять новый разработанный в ДГТУ метод Cut-Glue аппроксимации, который позволяет получать аналитическую модель объекта из кусочных аппроксимаций. В данной работе это ил-люстрируется примером синтеза нелинейной системы стабилизации высоты полета дирижабля.
Ключевые слова: система стабилизации, аналитический синтез, нелинейный объект управления, математическая модель, квазилинейная форма, экспериментальные данные, фрагментарная модель, мультипликативно аддитивная аппроксимация
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.17 - Строительная механика
Проведены исследования работы металлической цилиндрической сетчатой оболочки с опорными ребрами повышенной жесткости. Определен рациональный вариант профиля продольных элементов и предложены рекомендуемые параметры сечения стержней в месте укрепления нижних граней. Проверено нескольких подходов конструирования схемы и выполнен расчет сечений по трем блокам проектных решений. Рекомендовано применение двутаврового профиля как оптимального варианта для увеличения коэффициента запаса устойчивости конструкции. Благодаря повышению жесткости опорных ребер получена существенная разгрузка опасных участков и перестроена форма возможного деформирования системы. Выявлены качественные закономерности распределения продольных усилий и перемещений, которые отразили позитивные изменения в общем состоянии сетчатой поверхности. Полученные числовые значения расчетных параметров показали имеющие резервы несущей способности конструкции.
Ключевые слова: цилиндрическая сетчатая оболочка, покрытие, укрепление, жесткость опорных ребер, силовой фактор, параметр деформирования
Рассмотрены эксплуатационные характеристики железобетонных изгибаемых элементов при малоцикловом воздействии. Исследованы остаточные деформации и прогибы частично предварительно напряженных конструкций, подверженных воздействию повторных статических нагрузок, Приведены зависимости для оценки остаточных деформаций и прогибов частично предварительно напряженных конструкций при действии малоцикловых нагрузок. На основании проведенного анализа установлена зависимость относительного увеличения прогибов от коэффициента частичного преднапряжения при повторном приложении статических нагрузок.
Ключевые слова: частично предварительно напряженные элементы, повторные нагрузи, остаточные деформации, ненапрягаемая арматура, малоцикловое воздействие, остаточные деформации и прогибы