Численное определение критической нагрузки по предельным перемещениям и напряжениям арки из гофрированного U-образного тонкостенного профиля при загружении гравитационной нагрузкой | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 6 марта, печатный экземпляр отправим 10 марта.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №43 (281) октябрь 2019 г.

Дата публикации: 21.10.2019

Статья просмотрена: 37 раз

Библиографическое описание:

Карабутов, М. С. Численное определение критической нагрузки по предельным перемещениям и напряжениям арки из гофрированного U-образного тонкостенного профиля при загружении гравитационной нагрузкой / М. С. Карабутов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 43 (281). — С. 19-22. — URL: https://moluch.ru/archive/281/63242/ (дата обращения: 25.02.2021).



Численное изучение напряжений и перемещений в арке из гофрированного U-образного тонкостенного профиля системы MIC-120 при загружении гравитационной нагрузкой для определения критической нагрузкой.

Ключевые слова: вальцованный U-образный профиль системы MIC-120, напряжения в арках, ветровая нагрузка, гидростатическое давление, критическая нагрузка в арках из вальцованных конструкций, компьютерное моделирование.

Numerical study of stresses and displacements in a corrugated U-shaped thin-walled arch of the MIC-120 system under gravitational load to determine the critical load.

Keywords: rolled U-shaped profile of MIC-120 system, stresses in arches, wind load, hydrostatic pressure, critical load in arches of rolled structures, computer modeling.

Сравнив напряжения и перемещения в арках из гофрированного U образного с гладким Т образного сечений и учитывая численно жесткостные характеристики рекомендованными техническими условиями ТУ 5283–147–02494680–2004 определили необходимость учета коэффициента условий работы вальцованной конструкции [4]. Получив нормальные напряжения, превышающие предельные при загружении критической нагрузкой, определим величину предельной нагрузки, при которой перемещения и нормальные напряжения не будут превышать предельных значений [2].

Материалы и методы: По твердотельной модели, выполненной в программном комплексе Solid Works в виде одного арочного вальцованного профиля U образного сечения пролетом 18 м, загрузим распределенной нагрузкой для сравнения напряженного состояния и величины перемещений в арке [1]. Формы поперечных сечений показаны на рисунке 1 статьи [1]. Арочные профили были рассчитаны методом конечных элементов и выявлены изменения напряжений и перемещений при изменении гравитационной нагрузки.

Для определения максимально допустимой вертикальной равномерно распределенной нагрузки арочного профиля использовали модель пролетом 18 м в виде двухшарнирной статически неопределимой арки. Закрепляем связями верхние грани профилей из плоскости изгиба, учитывая, что в реальных конструкциях сводов соседние стенки профилей сцеплены и сдерживают друг друга. Загрузим арку гравитационной нагрузкой, и постепенно будем увеличивать до получения предельного перемещения и напряжения. В твердотельной модели загружение приложено к гофрированной нижней полке профиля, нормально граням.

Результаты вычислений по нормальным напряжениям отражены на рис. 2. На рис. 2 показано начало превышения предельного напряжения Ry =343232750Н/м2 и 3,57е+8Н/м2 происходящем уже при 0,0002175Н/мм2. Таким образом при нагрузке выше 0,0002175Н/мм2 в конструкции надо учитывать усталость.

Сравним результаты расчетов по предельным перемещениям, изменения перемещений в зависимости от изменения нагрузки отражены на рис. 1. Предельные перемещения наступают при 0,0001144Н/мм2 (перемещения 72 мм).

Рис. 1.Изменения перемещений от равномерно распределенной нагрузки в гофрированном арочном профиле полученных твердотельным моделированием пролетом 18 м t=0,8 мм (при гравитационной нагрузке)

Рис. 2.Изменения напряжений от равномерно распределенной нагрузки в гофрированном арочном профиле полученных твердотельным моделированием пролетом 18 м t=0,8 мм (при гравитационной нагрузке)

Данные расчета актуальны при действии гравитационной нагрузки при закреплении стенок профилей конструкции из плоскости. При отсутствии диафрагм жесткости жесткость в плоскости работы уменьшается и напряжения меняются. Влияние воздействия закрепления из плоскости или жесткости из плоскости свода было показано ранее при сравнении перемещений и форм деформаций экспериментальных данных с численным расчетом [3].

Результаты: просчитали величины предельных значений равномерно распределенной нагрузки для вальцованных тонкостенных конструкций при условии закрепления верхних граней из плоскости и отразили в таблице № 1 (интерполяцию не использовать).

Таблица 1

Толщина профиля, мм

Напряжения МАХ,Н/м2

Напряжения МIN, Н/м2

Величина нагрузки, Н/мм2

Перемещения, мм

0.6

0.0000733

72.0

0.6

3.43E+08

-3.04E+08

0.0001655

0.6

3.57E+08

-3.13E+08

0.0001713

0.7

0.0000946

72.0

0.7

3.43E+08

-2.85E+08

0.0001925

0.7

3.57E+08

-3.00E+08

0.0002017

0.8

0.0001144

72.0

0.8

3.43E+08

-2.93E+08

0.0002098

0.8

3.57E+08

-3.05E+08

0.0002175

0.9

0.0001360

72.0

0.9

3.43E+08

-2.66E+08

0.0002697

0.9

3.57E+08

-2.92E+08

0.0002488

1

0.0001592

72.0

1

3.43E+08

-2.66E+08

0.0002699

1

3.57E+08

-2.78E+08

0.0002809

1.1

0.0001825

72.0

1.1

3.43E+08

-2.80E+08

0.0003294

1.1

3.57E+08

-2.92E+08

0.0003427

1.2

0.0002076

72.0

1.2

3.43E+08

-2.67E+08

0.0003645

1.2

3.57E+08

-2.78E+08

0.0003789

Выводы: получены максимально возможные предельные величины вертикальных равномерно распределенных нагрузок при наступлении предельных нормальных напряжений и перемещений.

Литература:

  1. 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.
  2. 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.
  3. М. С. Карабутов Сравнение поведения твердотельно смоделированной арки из вальцованного U-образного профиля с результатами экспериментальных данных при действии ветрового давления.// Молодой ученый.-2019.№ 40. -С.16–19.
  4. М. С. Карабутов 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. // Молодой ученый.-2019.№ 41. -С.14–17.
Основные термины (генерируются автоматически): гравитационная нагрузка, распределенная нагрузка, напряжение, критическая нагрузка, перемещение, арка, гофрированный арочный профиль, образное сечение, твердотельная модель, твердотельное моделирование.


Похожие статьи

Численное изменение напряжений и перемещений арки из...

критическая нагрузка, гидростатическое давление, напряжение, перемещение, арка, узел закрепления, распределение напряжений, твердотельное моделирование, гофрированный арочный профиль, конструкция.

Численное сравнение напряженно-деформированных состояний...

Сравним напряжения и перемещения в арках из гофрированного U образного и гладкого Т

методикой перехода от U образного сечения к Т образному сечения рассмотренном ранее в

Рис. 1. Распределение напряжений в гофрированном профиле при гравитационной...

Численное определение поведения арки из вальцованного...

В данной статье показано поведение деформированного состояния тонкостенных вальцованных профилей системы MIC-120 при загружении различными видами нагрузок. Ключевые слова: вальцованный U-образный профиль системы MIC-120, деформации арок...

Сравнение поведения твердотельно смоделированной арки из...

Сопоставив результаты твердотельного моделирования гофрированной арки с экспериментальными данными по трем точкам формы деформаций близки. Разница в результатах перемещений объясняется, с одной стороны...

Результаты определения усилий в статически неопределимой...

В данной статье представлены результаты по определению усилий в арке от воздействия равномерно распределенной нагрузки. Определение проводилось путем решения статически неопределимой двухшарнирной арки методом сил.

Результаты определения усилий в статически неопределимой...

Ключевые слова: арка, двухшарнирная арка, ветровая нагрузка, статически неопределимая арка, метод сил. In given article results by

Материалы иметоды: в продолжение теоретического исследования вальцованных сводов из холодногнутых металлических профилей системы...

Карабутов Михаил Сергеевич — Информация об авторе

Численное определение критической нагрузки по предельным перемещениям и напряжениям арки из гофрированного U-образного тонкостенного профиля при загружении гравитационной нагрузкой. №43 (281) октябрь 2019 г. Авторы: Карабутов Михаил Сергеевич.

Результаты определения усилий в статически неопределимой...

Ключевые слова: арка, двухшарнирная арка, радиальная нагрузка, статически неопределимая арка, гидростатическое давление, метод

Материалы иметоды: в продолжение теоретического исследования вальцованных сводов из холодногнутых металлических профилей системы...

Рациональная форма лёгких арочных конструкций

При равномерно-распределённой нагрузке рациональная дуга арки имеет параболическое очертание.

Существующие аналитические и графические методы определения рациональной формы арки достаточно трудоёмки и учитывают не весь спектр возможных нагрузок, которые...

Похожие статьи

Численное изменение напряжений и перемещений арки из...

критическая нагрузка, гидростатическое давление, напряжение, перемещение, арка, узел закрепления, распределение напряжений, твердотельное моделирование, гофрированный арочный профиль, конструкция.

Численное сравнение напряженно-деформированных состояний...

Сравним напряжения и перемещения в арках из гофрированного U образного и гладкого Т

методикой перехода от U образного сечения к Т образному сечения рассмотренном ранее в

Рис. 1. Распределение напряжений в гофрированном профиле при гравитационной...

Численное определение поведения арки из вальцованного...

В данной статье показано поведение деформированного состояния тонкостенных вальцованных профилей системы MIC-120 при загружении различными видами нагрузок. Ключевые слова: вальцованный U-образный профиль системы MIC-120, деформации арок...

Сравнение поведения твердотельно смоделированной арки из...

Сопоставив результаты твердотельного моделирования гофрированной арки с экспериментальными данными по трем точкам формы деформаций близки. Разница в результатах перемещений объясняется, с одной стороны...

Результаты определения усилий в статически неопределимой...

В данной статье представлены результаты по определению усилий в арке от воздействия равномерно распределенной нагрузки. Определение проводилось путем решения статически неопределимой двухшарнирной арки методом сил.

Результаты определения усилий в статически неопределимой...

Ключевые слова: арка, двухшарнирная арка, ветровая нагрузка, статически неопределимая арка, метод сил. In given article results by

Материалы иметоды: в продолжение теоретического исследования вальцованных сводов из холодногнутых металлических профилей системы...

Карабутов Михаил Сергеевич — Информация об авторе

Численное определение критической нагрузки по предельным перемещениям и напряжениям арки из гофрированного U-образного тонкостенного профиля при загружении гравитационной нагрузкой. №43 (281) октябрь 2019 г. Авторы: Карабутов Михаил Сергеевич.

Результаты определения усилий в статически неопределимой...

Ключевые слова: арка, двухшарнирная арка, радиальная нагрузка, статически неопределимая арка, гидростатическое давление, метод

Материалы иметоды: в продолжение теоретического исследования вальцованных сводов из холодногнутых металлических профилей системы...

Рациональная форма лёгких арочных конструкций

При равномерно-распределённой нагрузке рациональная дуга арки имеет параболическое очертание.

Существующие аналитические и графические методы определения рациональной формы арки достаточно трудоёмки и учитывают не весь спектр возможных нагрузок, которые...

Задать вопрос