Численное определение напряжённого состояния свода из гофрированного U-образного тонкостенного профиля

Численное изучение напряжений и перемещений в своде из гофрированного U-образного тонкостенного профиля системы MIC-120 при загружении равномерно распределенной нагрузкой.

Ключевые слова: вальцованный U-образный профиль системы MIC-120, напряжения в своде, равномерно распределенная нагрузка, гидростатическое давление, радиальная нагрузка, вальцованные конструкции, компьютерное моделирование.

Numerical study of stresses and displacements in the arch of the corrugated U-shaped thin-walled profile of the MIC-120 system when loaded with a uniformly distributed load.

Keywords: rolled U-shaped profile of MIC-120 system, stresses in the arch, uniformly distributed load, hydrostatic pressure, radial load, rolled structures, computer modeling.

Сравнив напряжения и перемещения в арках из гофрированного U образного профиля, при гидростатическом и гравитационном давлении определили возникновение наибольших напряжений в прямолинейных элементах, не гофрированных, при закреплении из плоскости [2], [3], [4]. Получив предельно допустимые нагрузки по предельно допустимым перемещениям и нормальным напряжениям, определим работу прямолинейных и гофрированных элементов в своде. Напряженно деформированное состояние определим моделированием элемента, вырезанного из свода, размерами dx на dy, с учетом образующей по радиусу, закрепленного с одной стороны и не закрепленного из плоскости [3].

Материалы и методы: По твердотельной модели, выполненной в программном комплексе Solid Works в виде свода размерами dx на dy из вальцованного профиля U образного сечения, загрузим радиальной и гравитационной нагрузками для определения распределения напряженно деформированного поведения свода без закрепления из плоскости. Арочные профили были рассчитаны методом конечных элементов и выявлены изменения напряжений и перемещений для оценки влияния жесткости из плоскости на распределение напряжений в гофрированном своде.

Для определения напряжений и перемещений арочного профиля использовали модель с толщиной листа профиля 0,6мм-1,2мм. В твердотельной модели загружение приложено к гофрированной нижней полке профиля, нормально граням.

Рис. 2. Эпюра распределения тангенциальных напряжений в узле закрепления вальцованного свода (при гравитационном давлении)

Рис. 3. Эпюра распределения нормальных напряжений в узле закрепления вальцованного свода. (при гидростатическом давлении)

Рис. 4. Эпюра распределения тангенциальных напряжений в узле закрепления вальцованного свода (при гидростатическом давлении)

Результаты: по результатам напряжениям и перемещений выявлено влияние закрепления из плоскости на напряженно деформированное состояние свода и необходимость использования разных редуцированных геометрических характеристик сечения в зависимости от закрепления из плоскости и вида загружения на своды [1], [3], [4]. Показаны эпюры распределения напряжений на рис.1–4.

Обсуждения: при отсутствии закрепления верхних полок из плоскости, по результатам численного расчета получили, что прямолинейные элементы профиля теряют устойчивость из плоскости и перераспределяется напряжения по всему поперечному сечению вальцованного профиля рис.1–4. Величина предельных перемещений из плоскости и определение предельно допустимой нагрузки на свод, являет собой предмет дополнительных исследований.

Выводы: получено соотношение перемещений в плоскости и из плоскости в соотношении с напряженным состоянием и величины нагрузки. По результатам численных расчетов в таблице, можно определить жесткостные редуцированные характеристики оболочки, по максимальным напряжениям и перемещениям.

Литература:

1. Веселев Ю. А., Карабутов М. С. «Численное определение редуцированных геометрических характеристик тонкостенных металлических вальцованных профилей». «Легкие строительные конструкции»: сборник научных трудов. –Ростов-на-Дону: Рост. гос. строит. ун-т, 2009. -112с.
2. Карабутов М. С. Численное изменение напряжений и перемещений арки из гофрированного U-образного тонкостенного профиля при загружении критической нагрузкой // Молодой ученый. — 2019. — № 42. — С. 15–18. — URL
3. Карабутов М. С. Численное определение критической нагрузки по предельным перемещениям и напряжениям арки из гофрированного U-образного тонкостенного профиля при загружении гравитационной нагрузкой // Молодой ученый. — 2019. — № 43. — С. 19–22 — URL
4. Карабутов М. С. Численный анализ работы арки из вальцованного U-образного профиля с результатами численных данных прямолинейного вальцованного металлического тонкостенного профиля // Молодой ученый. — 2019. — № 44. -С.103–106. — URL