ivdon3@bk.ru
В статье представлено теоретическое описание и порядок расчета трехшарнирной арки параболического абриса. Подробно изложена методика создания универсальной программы в вычислительном комплексе Маthcad для различных вариантов вертикальной нагрузки. Подробно рассмотрена методика расчета трехшарнирной статически определимой арки. Дан поэтапный порядок расчета конструкции. Предложена методика автоматизированного создания эпюр внутренних силовых факторов арочной конструкции. Дано подробное описание и анализ расчетной схемы. Материали изложенные в этой статье могут быть интересны инженерам-проектировщиками, преподавателям строительной механики, преподавателям компьютерных методов проектирования. Сведения предолженные в статье могут заинтересовать руководителей курсового и дипломного проетирования, а так же студентов, изучающих сопромат, строительные конструкциии строительную механику.
Ключевые слова: трехшарнирная арка, статически определимые арки, арочные конструкции, параболический абрис, эпюры внутренних силовых факторов
Моделирование генеральных совокупностей конечного объема заметно упрощает процесс решения некоторых задач надежности. Анализ аналитического метода определения параметров трехпараметрического распределения Вейбулла для совокупности подтвердил возможность применения способа моделирования статистических данных прочности и ресурса деталей и узлов машин
Ключевые слова: надежность, аналитический метод, моделирование, генеральная совокупность конечного объема, выборка, закон Вейбулла, прочность, ресурс, деталь, узел, машина
Рассматривается возможность использования европейских норм, руководств и пособий для расчета элементов рамных узлов конструкций стальных каркасов по критериям, которые не нашли на сегодняшний день отражения в российских нормативных документах. Численными методами произведен анализ несущей способности рамных узлов при различных комбинациях продольных усилий и изгибающих моментов. Рассматривается образование в элементах рамных узлов стальных конструкций остаточных пластических деформаций. Расчет узлов выполнялся по нормам ЕN и РФ, а так же с применением программного комплекса «ANSYS». Выполнен сравнительный анализ результатов расчета по европейским и российским нормам. Ставится вопрос о необходимости дальнейших численных исследований работы стальных рамных узлов, в том числе с проведением натурных испытаний, а так же выработки новых методик расчета рамных узлов с учетом пластических деформаций.
Ключевые слова: европейские нормы расчета стальных элементов, узлы рамных конструкций, несущая способность, пластические деформации, усталостная живучесть, малоцикловые расчетные нагрузки, полная расчетная нагрузка, перераспределение внутренних усилий, податливость
В статье проводится исследование напряженно-деформированного состояния защитной конструкции с учетом температурных и радиационных воздействий. Расчету напряженно-деформированного состояния предшествует определение распределения физических полей в толще конструкции. Рассматривается стационарное температурное поле. Учитываются внутренние источники тепловыделений, обусловленные ионизирующим излучением. Распределение флюенса нейтронов определяется на основе диффузионного приближения. Выполняется сравнение результатов с учетом и без учета наведенной неоднородности.
Ключевые слова: толстостенные цилиндры, напряженно-деформированное состояние, численные методы, флюенс нейтронов, температурное поле, неоднородность, метод конечных элементов
В статье рассматривается принцип образования эмульсии в механических абсорберах, где рабочий орган представлен в виде вращающегося цилиндра. Произведён анализ взаимодействия жидкостей в процессе образования эмульсии. Рассмотрено взаимное влияние слоёв жидкости. Получена оценка внутренних и внешних параметров, характеризующих процесс образования эмульсии. Исследование, приведённое в статье, поможет в составлении инженерных методик расчета режимных и конструктивных параметров устройств.
Ключевые слова: абсорбер, эмульсионный слой, вязкость, плотность, эмульсия, область поверхностного контакта, диссипация энергии, несмешивающиеся жидкости, вращающийся цилиндр, жидкость
05.23.17 - Строительная механика , 08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством (по отраслям и сферам деятельности)
Статья посвящена исследованию трещиностойкости корпуса клиновой задвижки системы охлаждения атомного реактора. Расчет интенсивности напряжений проведен методом конечных элементов с использованием программного комплекса SolidWorks Simulation. Проведена оценка вероятности безотказной работы конструкции, на основании полученных результатов сделан вывод о наиболее опасном варианте возникновения трещиноподобного дефекта.
Ключевые слова: вязкость разрушения, коэффициент интенсивности напряжений, вероятность безотказной работы
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.23.17 - Строительная механика
В статье рассматривается способ переработки диспергированных материалов, а именно проведение процессов во взаимодействующих разреженных потоках и их математическое описание. Рассмотрено влияние стохастической энергии и при моделировании структуры расширяющихся дисперсных потоков и её составляющие. Получены выражения для стохастической энергии, что позволит описать структуру образованных дисперсных потоков. Исследование, приведённое в статье, поможет в составлении инженерных методик расчета режимных и конструктивных параметров устройств.
Ключевые слова: стохастическая энергия, дисперсные потоки, разреженные потоки, смешение, измельчение, сыпучие среды, кинетическая энергия, гидродинамическое воздействие, рассеивание, частица
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.17 - Строительная механика
В статье рассматриваются вопросы перехода от гофрированных пластин и оболочек к гладким конструкциям эквивалентной жесткости. Приводится выражение для потенциальной энергии деформации бесконечно малого элемента эквивалентной гладкой оболочки, формулы, устанавливающие связь между внутренними усилиями и обобщенными деформациями гофрированной конструкции. Проводится обзор формул эквивалентных жесткостей гофрированной оболочки при изгибе, представленных в работах различных авторов. С целью выбора зависимостей, обеспечивающих наименьшую погрешность при замене гофрированной оболочки гладкой выполняется численный эксперимент в конечно-элементном комплексе ЛИРА. Расчет конструктивно ортотропной конструкции производится численно методом конечных разностей. Также установлено, что в монографии С.Г. Лехницкого содержится некорректная формула для момента инерции синусоидального гофра.
Ключевые слова: гофрированные конструкции, пластины и оболочки, метод конечных элементов, метод конечных разностей, ортотропия, эквивалентные жесткости
В статье проведен анализ известных теоретических и экспериментальных исследований задачи устойчивости тонколистовых оболочек цилиндрических хранилищ. Рассмотрены вопросы: устойчивости стенки спирально-навивного зернохранилища и цилиндрического зернохранилища с гладкой стенкой, сжатой силами трения зерна и нагрузкой от крыши; устойчивости стенки цилиндрической оболочки емкостей для жидких и сыпучих материалов при создании в них предварительного напряжения.
Ключевые слова: расчет устойчивости, устойчивость стенки, предварительное напряжение, внутреннее боковое давление, упругий отпор, цилиндрическое зернохранилище, сила трения зерна, нагрузка от крыши
В работе приводятся результаты исследований распределений напряжений в элементах строительных конструкций с учетом структурной неоднородности материалов. С помощью конечно-элементной модели структурно-неоднородного тела (поликристалла) построены эпюры растягивающих напряжений при одноосном напряженном состоянии в поликристаллических пластинах с гексагональной кристаллической решеткой и центральным круговым отверстием. Установлено, что коэффициенты концентрации напряжений, вычисленные с учетом структурной неоднородности и анизотропии упругих свойств поликристаллических металлов, могут принимать значения, значительно превышающие значения для квазиизотропного мелкозернистого материала
Ключевые слова: распределение напряжений, структурная неоднородность материала, поликристаллические металлы, микронапряжения и микродеформации, концентрация напряжений
В статье рассматривается устойчивость стенки стального цилиндрического предварительно напряженного зернохранилища, сжатого силами трения зерна и оболочки с учетом влияния внутреннего давления зерна, его упругого отпора изнутри и упругого отпора предварительно напряженной оболочки снаружи. При этом начальный и докритический прогиб оболочки принимается осесимметричным, а потеря устойчивости оболочки происходит с образованием несимметричного прогиба. Приведенное решение задачи позволяет определять величину критических усилий с учетом влияния внутреннего давления зерна, его упругого отпора, величины начальных прогибов и соотношения размеров оболочки.
Ключевые слова: расчет устойчивости, устойчивость стенки, предварительное напряжение, внутреннее боковое давление, упругий отпор, цилиндрическое зернохранилище, сила трения зерна, нагрузка от крыши
В статье изложен алгоритм определения прогибов в деревянных балках прямоугольного поперечного сечения с учётом длительного загружения. Алгоритм расчёта основан на предложенном Д.К. Арлениновым подходе задания модуля упругости древесины в зависимости от уровня расчётных напряжений в табличной форме. Для решения поставленной задачи используется конечный элемент смешанного метода с переменным по длине элемента и высоте поперечного сечения модулем упругости. Приведены примеры расчёта шарнирно опертых балок при различных условиях загружения. Полученные численные результаты подтверждаются экспериментальными данными, приведёнными в работах других авторов
Ключевые слова: конечный элемент смешанного метода, переменный модуль упругости, прогибы деревянных балок, длительное нагружение
В статье рассмотрен вопрос устойчивости плоской формы изгиба тонкостенных стержней на примере стальной двутавровой балки. Для исследования балки, загруженной сосредоточенным моментом и силой, использовалась программа LTBeam и программный комплекс ANSYS. Выполнено сравнение результатов, полученных численными методами с критической силой, полученной по методу, описанному в Еврокоде EN1993-1-1.
Ключевые слова: устойчивость плоской формы изгиба, двутавровая балка, критическая сила, метод конечных элементов
Теория о фракталах применима для создания реальных объектов и для проектирования элементов каркаса или всего здания целиком. Для исследования фрактальных форм используется инновационная программа, разработанная авторами. Объектом исследования является трехмерный фрактал Мандельброта. С использованием метода конечных элементов моделируются 3D фракталы разных мощностей. Разработана новая терминология, применяемая к 3D фракталам. Исследование структур фракталов разных мощностей реализуется с применением коэффициента мощности структуры. Концепция формообразования 3D фрактала может быть использована при проектировании уникальных зданий и сооружений.
Ключевые слова: фрактал, фрактальная геометрия, множество Мандельброта, пространственный фрактал,фрактальная структура, метод конечных элементов
Рассматривается задача о воздействии движущихся автомобилей на систему «дорожная конструкция – оползневой склон». Принята пространственная континуальная расчетная модель. Учитываются инерционные свойства транспортных средств и элементов системы «дорожная конструкция - оползневой склон».
Ключевые слова: динамическая модель, дорожная конструкция, оползневой склон, метод конечных элементов, нелинейная теория наследственности, температурно-влажностный фактор
В статье рассматривается методика расчета балок с гофрированной стенкой как трехслойных конструкций эквивалентной жесткости. Приводится вывод разрешающих уравнений для одномерного конечного элемента трехслойной балки. Вводится гипотеза о том, что полки полностью воспринимают нормальные напряжения, а стенка работает только на сдвиг. При получении основных уравнений учитывается наличие вынужденных деформации, которые могут включать в себя деформации ползучести, температурные деформации, деформации усадки и т.д. Представлено решение тестовой задачи для шарнирно опертой по концам балки под действием равномерно распределенной по длине нагрузки. Для контроля достоверности результатов выполнен конечно-элементный анализ в объемной постановке в программном комплексе ЛИРА. Полки балки моделируются плоскими треугольными оболочечными конечными элементами, а стенка – прямоугольными КЭ оболочки.
Ключевые слова: балка с гофрированной стенкой, трехслойная балка, метод конечных элементов, эквивалентная жесткость, напряженно-деформированное состояние
В данной статье приведены основные допущения и расчетная схема, позволяющие получить приближенную методику расчета заполнителя трехслойных конструкций, обладающих достаточно большой деформативностью, т.е. конструкций, прогибы которых сравнимы с толщиной трехслойного пакета в целом.
Ключевые слова: деформативность, нагрузка, заполнитель, нагрузка, энергия, энергопоглощающий элемент, шарнир, скорость перемещения, слой, упругость
В данной статье предложена методика определения реактивной нагрузки для элемента типа овального стержня с прямоугольным или квадратным сечением, у которых эпюры моментов внешних сил и единичных нагрузок прямолинейны. В этом случае интегрирование может быть выполнено аналитически
Ключевые слова: энергопоглощающий элемент, эпюра, стержень, заполнитель, нагрузка, балка, шарнир, скорость перемещения, слой
Рассмотрена задача идентификации дефектов в конструкции в виде стенового элемента. Численное моделирование конструкции проводится в конечно-элементном комплексе Ansys. Исследуемая модель стеновой конструкции имеет дефект в виде сквозной трещины, определенной длины. Края трещины не взаимодействуют друг с другом. Рассмотрено возбуждение конструкции при импульсном нагружении. Проанализировано волновое поле смещений в контрольных точках. Выявлены признаки идентификации трещиноподобного дефекта.
Ключевые слова: численное моделирование, стеновой элемент, дефект, трещина, идентификация, конечно-элементное моделирование, динамический анализ, колебания, волновое поле смещений
01.02.04 - Механика деформируемого твердого тела , 05.23.17 - Строительная механика
Рассмотрена задача идентификации дефектов в конструкции в виде стенового элемента. Численное моделирование конструкции проводится в конечно-элементном комплексе Ansys. Исследуемая модель стеновой конструкции имеет дефект в виде сквозной трещины, определенной длины. Края трещины не взаимодействуют друг с другом. Рассмотрено возбуждение конструкции при импульсном нагружении. Проанализировано волновое поле смещений в контрольных точках. Выявлены признаки идентификации трещиноподобного дефекта.
Ключевые слова: численное моделирование, стеновой элемент, дефект, трещина, идентификация, конечно-элементное моделирование, динамический анализ, колебания, волновое поле смещений
01.02.04 - Механика деформируемого твердого тела , 05.23.17 - Строительная механика
В статье предложен алгоритм расчёта плоских стержневых систем постоянного по длине поперечного сечения с переменным модулем упругости. Закон изменения модуля упругости может быть задан в явном виде или таблично. На основе метода конечных элементов в форме смешанного метода разработан специальный конечный элемент. Для вычисления элементов матрицы откликов и вектора грузовых коэффициентов используется процедура численного интегрирования. Приведены примеры расчёта консольных стержней в двух вариантах: с переменным по длине модулем упругости; и стержня, имеющего по длине три, пять и семь участков, выполненных из различных материалов. Приведено сравнение с результатами других авторов. Рассчитана плоская рама из четырёх конечных элементов с переменным модулем упругости.
Ключевые слова: смешанный метод, конечный элемент, переменный модуль упругости, матрица откликов
В работе рассматриваются статически определимая и статически неопределимые армированные балки прямоугольного поперечного сечения из бимодульного материала, нагруженные равномерно распределённой нагрузкой. Так как для гетерогенных материалов модуль упругости на растяжение и сжатие разные, целью работы являлось исследование влияния различных граничных условий в статически неопределимых балках на НДС. Показано, что величина максимальных нормальных напряжений меньше напряжений, найденных без учёта бимодульности материала балки, как в статически определимых, так и в статически неопределимых балках. Максимальное нормальное напряжение и максимальный прогиб уменьшаются при переходе к статически неопределимой балке от аналогичной статически определимой балке заменой опор. Используемый в работе метод даёт возможность уточнить расчёт на прочность и жёсткость с учётом бимодульности материала армированных балок, а также выбрать оптимальное закрепление балок, обеспечивающих несущую способность конструкции с экономией материала.
Ключевые слова: армированная балка, гетерогенность, бимодульный материал, напряженно деформированное состояние, нормальные напряжения, прогиб, статически неопределимая схема, несущая способность, прочность, деформативность
В статье рассматривается методика расчета металлических гофрированных конструкций при помощи метода конечных элементов на осесимметричную нагрузку. Используются одномерные конечные элементы в виде усеченных конусов. Вычисления выполняются при помощи разработанной авторами программы в пакете Matlab. Приведен пример расчета грунтового колодца.
Ключевые слова: металлические гофрированные конструкции, цилиндрическая оболочка, метод конечных элементов, осесимметричная задача, грунтовый колодец, теория оболочек, краевой эффект
В данной работе различными методами была рассчитана изгибаемая пластинка, получены аппроксимирующие функции прогиба пластинки, численные значения и эпюры перемещений и моментов, сделаны выводы по результатам методов.
Ключевые слова: пластинка, аппроксимирующая функция, кривизна, функционал энергии
построены зависимости распределения значений твердости арматуры класса А500С различных диаметров. Для определения минимальных значений использован метод графического перехода от выборочных данных к совокупности. Проведен расчет наименьших значений твердости с применением сдвига, полученного при анализе совокупности.
Ключевые слова: выборка, арматура, генеральная совокупность конечного объема