Численное сравнение напряженно-деформированных состояний арки из вальцованного U-образного профиля и арки с приведенным Т-образным сечением, полученным по редуцированным жесткостным характеристикам определенным твердотельным моделированием | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 5 февраля, печатный экземпляр отправим 9 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №41 (279) октябрь 2019 г.

Дата публикации: 11.10.2019

Статья просмотрена: 39 раз

Библиографическое описание:

Карабутов, М. С. Численное сравнение напряженно-деформированных состояний арки из вальцованного U-образного профиля и арки с приведенным Т-образным сечением, полученным по редуцированным жесткостным характеристикам определенным твердотельным моделированием / М. С. Карабутов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 41 (279). — С. 14-17. — URL: https://moluch.ru/archive/279/62956/ (дата обращения: 23.01.2022).



В данной статье выполнены численные сравнения напряженно-деформированного состояния арки из тонкостенных вальцованных профилей системы MIC-120 и арки с приведенным Т-образным сечением при загружении различными видами нагрузок.

Ключевые слова: вальцованный U-образный профиль системы MIC-120, ветровая нагрузка, гидростатическое давление, гравитационная нагрузка, арка, свод, приведение эквивалентного поперечного сечения, компьютерное моделирование.

Если необходимо моделировать свод в пространстве, при наличии торцевых диафрагм или сложных граничных условиях свода, то нужно задавать оболочку, моделировать оболочку в натуральном виде из вальцованных профилей свода не представляется возможным. Сравним напряжения и перемещения в арках из гофрированного U образного и гладкого Т образного сечений.

Цель: численные сравнения напряженно — деформированного состояния арки из тонкостенных вальцованных профилей системы MIC-120 и арки с приведенным Т-образным сечением при загружении различными видами нагрузок.

Материалы иметоды:

Смоделируем твердотельно в программном комплексе Solid Works арочный вальцованный профиль U образного сечения и арочный гладкий профиль Т образного приведенного сечения пролетом 15,24м. для сравнения напряженно — деформированных состояний в арки [1], [3]. Формы поперечных сечений показаны на рисунке 1. Приведенное Т-образное — эквивалентное сечение с известной редуцированной площадью А и известным редуцированным моментом инерции J определим в соответствии с методикой перехода от U образного сечения к Т образному сечения рассмотренном ранее в статье [3]. Редуцированный момент инерции и площадь получены численными вычислениями, твердотельным моделированием [3]. Арочные профили были рассчитаны методом конечных элементов и выявлены распределения напряжений и перемещений при следующих постоянных видах загружений: ветровое, гравитационное, гидростатическое давление и сосредоточенная нагрузка.

Для определения напряжений и перемещений арочного профиля использовали модель пролетом 15,4м толщиной листа профиля гофрированного профиля 1мм, в виде двухшарнирной статически неопределимой арки [1]. Закрепляем связями стенки профилей из плоскости изгиба, учитывая, что в реальных конструкциях сводов соседние стенки профилей сцеплены и сдерживают друг друга. Поочередно загрузим арку ветровым, гравитационным, гидростатическим давлениями и сосредоточенной нагрузкой в коньке. Загружения приложены к гофрированной полке профилей. Результаты вычислений по напряжениям и перемещениям в арках представлены цветовой графикой на рис. 1–4.

Рис. 1. Распределение напряжений в гофрированном профиле при гравитационной нагрузке на арку пролетом 15.24м t=1мм

Рис. 2. Эпюра перемещений гофрированного профиля при гравитационной нагрузке на арку пролетом 15.24м t=1мм

Рис. 3. Распределение напряжений в приведенном Т образном профиле при гравитационной нагрузке на арку пролетом 15.24м

Рис. 4. Эпюра перемещений приведенного Т образного профиля при гравитационной нагрузке на арку пролетом 15.24м


Таблица1

Вид

нагрузки

Результаты расчета ввальцованном профиле U

Результаты расчета вприведенном Тобразном профиле

коэффициент условий работы

δ,

мм

σmax,

Н/м2

σmin,

Н/м2

δ,

мм

σmax,

Н/м2

σmin,

Н/м2

Гравитационная

16,7

9,8e+7

-6,6e+6

6,5

2,9e+7

-2,14E+6

2,59

3,34

3,1

Радиальная

0,26

1,14e+7

-2,4e+6

0,54

1,01e+6

-1,29e+5

0,49

11,3

18,44

Ветровая

0,31

7,2e+6

-4,4e+5

16,1

1,15e+8

-9,93e+6

0,02

0,06

0,044

Сосредоточенная

1,14

-1,0e+8

-1,06e+7

57

4,61e+8

-3,65e+5

0,02

-0,22

28,95


Результаты: Исходя из результатов по главным напряжениям и перемещениям получены коэффициенты условий работы вальцованной конструкции, необходимые также для проверки нормативных ограничений (понижающие/повышающие коэффициенты условий работы) по максимальным/минимальным напряжениям и перемещениям (они представлены в таблице 1) [4]. Коэффициент для перемещений вычислен для сравнения перемещений, полученных при натурных испытаниях свода с результатами перемещений, полученных численным расчетом модели оболочки с приведенным сечением.

Литература:

  1. Карабутов М. С. Твердотельное моделирование тонкостенных вальцованных профилей металлических сводов// Материалы международной научно-практической конференции «Строительство-2008», -Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, -2008. -С. 55.
  2. Веселев Ю. А., Карабутов М. С. Экспериментальное изучение поведения свода из вальцованных металлических тонкостенных профилей при действии ветра и сравнение полученных результатов с результатами компьютерного моделирования обдувания свода ветром// Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. -2012. — № 2. –С. 72–77.
  3. Веселев Ю. А., Карабутов М. С. Приведение вальцованного U-образного профиля с редуцированными жесткостными характеристиками к гладкому тавровому профилю. // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. -2012 год. № 1, -С.30–37.
  4. Веселев Ю. А., Карабутов М. С. К вопросу о надежности тонкостенных металлических сводов из вальцованных профилей//«Строительство-2013» «Современные проблемы промышленного и гражданского строительства» «материалы международной научно-практической конференции». -Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2013. -43с.
Основные термины (генерируются автоматически): гравитационная нагрузка, арка пролетом, гидростатическое давление, гофрированный профиль, образное сечение, распределение напряжений, коэффициент условий работы, образной профиль, приведенное Т-образное сечение, различный вид нагрузок.


Похожие статьи

Численное определение поведения арки из вальцованного...

Ключевые слова: вальцованный U-образный профиль системы MIC-120, деформации арок, ветровая нагрузка, гидростатическое давление

Поочередно загрузим арку ветровым, гравитационным, гидростатическим давлениями и сосредоточенной нагрузкой в коньке.

Особенности проектирования С-образных профилей на изгиб...

Формы сечений тонкостенных гнутых профилей зависят от требований проектировщиков, но

Рассмотрим основные методики расчета С-образных профилей на изгиб и сжатие и выявим

Ус~ коэффициент условий работы. Расчет на устойчивость элементов, подверженных...

Результаты определения усилий в статически неопределимой...

Ключевые слова: арка, двухшарнирная арка, гидростатическая нагрузка, статически неопределимая арка, равномерно распределенная нагрузка, метод

Веселев Ю. А., Карабутов М. С. Приведение вальцованного U-образного профиля с редуцированными жесткостными...

Результаты определения усилий в статически неопределимой...

Ключевые слова: арка, двухшарнирная арка, радиальная нагрузка, статически неопределимая арка, гидростатическое давление, метод сил. Усилия определим в вальцованном своде как двухшарнирной арке. Усилия в статически неопределимой арке определим применив метод...

Исследование напряженного состояния гофрированной стенки...

Изучением особенностей работы балок с гофрированной стенкой (БГС) занимались многие

Предельная нагрузка из условия прочности стенки под сосредоточенной силой при ширине

Балки стальные сварные сплошного двутаврового поперечного сечения с гофрированной...

Обзор конструктивных решений арочных покрытий для...

Высота сечения арки зависит от пролета и соотношения между величинами постоянной и переменной

Сплошные сечения в арках следует принимать при условии возможности вальцовки прокатных профиле.

Классификация арочных покрытий по профилю (очертанию).

Расчёт стержня с распределенными продольными связями

Получить зависимость распределения продольных сил по длине стержня и вычислить перемещение его концевого сечения.

где u — продольное перемещение сечения стержня; t — интенсивность суммарной продольной

Его общий интеграл имеет вид . Так как при , , то .

Расчет напряженно-деформированного состояния рамы навесного...

Рис. 2. Карта эквивалентных напряжений по Мизесу.

Проведенные исследования напряженно-деформированного состояния рамы плуга при статическом действии нагрузок позволили оценить чувствительность модели к действующим нагрузкам: при работе в не самых тяжелых...

Определение пульсационной составляющей ветровой нагрузки на...

Для предварительного расчета сечение пояса принято из круглых труб размером 245х20 мм

Общий вид мачты представлен на рис. 1, общий вид одной монтажной секции ствола мачты — на

Величина статической составляющей ветровой нагрузки является переменной по высоте...

Похожие статьи

Численное определение поведения арки из вальцованного...

Ключевые слова: вальцованный U-образный профиль системы MIC-120, деформации арок, ветровая нагрузка, гидростатическое давление

Поочередно загрузим арку ветровым, гравитационным, гидростатическим давлениями и сосредоточенной нагрузкой в коньке.

Особенности проектирования С-образных профилей на изгиб...

Формы сечений тонкостенных гнутых профилей зависят от требований проектировщиков, но

Рассмотрим основные методики расчета С-образных профилей на изгиб и сжатие и выявим

Ус~ коэффициент условий работы. Расчет на устойчивость элементов, подверженных...

Результаты определения усилий в статически неопределимой...

Ключевые слова: арка, двухшарнирная арка, гидростатическая нагрузка, статически неопределимая арка, равномерно распределенная нагрузка, метод

Веселев Ю. А., Карабутов М. С. Приведение вальцованного U-образного профиля с редуцированными жесткостными...

Результаты определения усилий в статически неопределимой...

Ключевые слова: арка, двухшарнирная арка, радиальная нагрузка, статически неопределимая арка, гидростатическое давление, метод сил. Усилия определим в вальцованном своде как двухшарнирной арке. Усилия в статически неопределимой арке определим применив метод...

Исследование напряженного состояния гофрированной стенки...

Изучением особенностей работы балок с гофрированной стенкой (БГС) занимались многие

Предельная нагрузка из условия прочности стенки под сосредоточенной силой при ширине

Балки стальные сварные сплошного двутаврового поперечного сечения с гофрированной...

Обзор конструктивных решений арочных покрытий для...

Высота сечения арки зависит от пролета и соотношения между величинами постоянной и переменной

Сплошные сечения в арках следует принимать при условии возможности вальцовки прокатных профиле.

Классификация арочных покрытий по профилю (очертанию).

Расчёт стержня с распределенными продольными связями

Получить зависимость распределения продольных сил по длине стержня и вычислить перемещение его концевого сечения.

где u — продольное перемещение сечения стержня; t — интенсивность суммарной продольной

Его общий интеграл имеет вид . Так как при , , то .

Расчет напряженно-деформированного состояния рамы навесного...

Рис. 2. Карта эквивалентных напряжений по Мизесу.

Проведенные исследования напряженно-деформированного состояния рамы плуга при статическом действии нагрузок позволили оценить чувствительность модели к действующим нагрузкам: при работе в не самых тяжелых...

Определение пульсационной составляющей ветровой нагрузки на...

Для предварительного расчета сечение пояса принято из круглых труб размером 245х20 мм

Общий вид мачты представлен на рис. 1, общий вид одной монтажной секции ствола мачты — на

Величина статической составляющей ветровой нагрузки является переменной по высоте...

Задать вопрос