Численное определение предельно допустимой нагрузки на свод-арку из гофрированного U-образного тонкостенного профиля | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 22 августа, печатный экземпляр отправим 9 сентября.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №10 (300) март 2020 г.

Дата публикации: 13.02.2020

Статья просмотрена: 9 раз

Библиографическое описание:

Карабутов, М. С. Численное определение предельно допустимой нагрузки на свод-арку из гофрированного U-образного тонкостенного профиля / М. С. Карабутов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 10 (300). — С. 97-100. — URL: https://moluch.ru/archive/300/67328/ (дата обращения: 08.08.2020).



Численное определение предельно допустимой нагрузки в своде-арке из гофрированного U-образного тонкостенного профиля при загружении равномерно распределенной нагрузкой.

Ключевые слова: напряжения в гофрированных и прямолинейных арочных элементах, быстровозводимые бескаркасные арочные здания, легкие конструкции, ангары.

Numerical determination of the maximum permissible load in the arch-arch of a corrugated U-shaped thin-walled profile when loaded with a uniformly distributed load.

Keywords: stresses in corrugated arch elements, stresses when working together straight and curved.

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 [1], [2]. Оценили напряженно деформированное состояние свода размерами dx на dy, и подтвердив экспериментальные данные численным методом по перемещениям получили расчетную схему для моделирования свода [3]. Определим предельно допустимую нагрузку на м2 по предельно допустимым перемещениям и нормальным напряжениям, в своде — арке закрепленного из плоскости в нижней полке, с одной стороны, как элемент свода [2], [3].

Материалы и методы: По твердотельной модели, выполненной в программном комплексе Solid Works в виде свода — арке полетом 18м и подъемом 8,5м из вальцованного профиля U образного сечения, загрузим радиальной и гравитационной нагрузками для определения распределения напряженно деформированного состояния свода и предельно допустимой нагрузки с закреплением из плоскости. Арочные профили были рассчитаны методом конечных элементов с незакрепленными верхними полками из плоскости, а нижней, что позволит максимально использовать поперечное сечение профиля и определить максимально допустимую нагрузку при различных формах загружений. Загружение приложено к гофрированной нижней полке.


Толщина профиля, мм

Напряжения (норм)

МАХ,Н/м2

Напряжения (норм)

МIN, Н/м2

Напряжения (танг)

МАХ,Н/м2

Напряжения (танг)

МIN, Н/м2

Величина нагрузки, Н/мм2

Перемещения в плоскости, мм

МАХ перемещ. стенок из плоскости, мм

0,6форма перем. рис.5«б»

2,00E+08

-3,57E+08

1,51E+08

-1,49E+08

0,0011044

гравит. 78,8

3,5

1,92E+08

-3,43E+08

1,42E+08

-1,46E+08

0,0010551

гравит. 75,5

3,4

0,6форма перем. рис.5«а»

2,54E+08

-3,43E+08

3,93E+08

-8,16E+07

0,0013159

гравит. 83,0

7,2

1,0

1,43E+08

-3,57E+08

9,31E+07

-9,91E+07

0,0058478

радиа.7,8

4,6

1,38E+08

-3,43E+08

8,95E+07

-9,53E+07

0,0056227

радиа.7,5

3,3

1,0форма перем. рис.5«б»

1,71E+08

-3,57E+08

9,31E+07

-1,50E+08

0,0020939

гравит. 70,16

1,90

1,64E+08

-3,43E+08

8,94E+07

-1,44E+08

0,0020107

гравит. 67,17

1,87

1,0форма перем. рис.5«а»

2,40E+08

-3,57E+08

1,88E+08

-1,80E+08

0,0026797

гравит. 82,01

3,36

2,26E+08

-3,43E+08

1,77E+08

-1,71E+08

0,0025535

гравит. 77,80

3,08

1,2форма перем. рис.5«б»

1.82E+08

-3.43E+08

1.12E+08

-1.53E+08

0.0028712

гравит. 77,6

3,2


Рис. 1. Эпюра распределения нормальных напряжений вальцованного свода (при гравитационном давлении)

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

Рис. 3. Эпюра распределения нормальных напряжений в вальцованном профиле (при гидростатическом давлении)

Рис. 4. Эпюра распределения тангенциальных напряжений в вальцованном профиле (при гидростатическом давлении)

Рис. 5. Численные формы перемещений от равномерно распределенной нагрузки (при гравитационном давлении)

Рис. 6. Симметричная форма перемещений от не равномерно распределенной нагрузки (вертикальная нагрузка в левой верхней четверти отсутствует, тангенциальные напряжения близки к предельно допустимым)

Сравнивая, численно полученные распределения максимальных и минимальных нормальных напряжений с эпюрами усилий в 2 шарнирной арке получено не соответствие сечений по максимальным напряжениям, максимальные напряжения возникают в интервале, от узла закрепления или точки возникновения максимальных напряжений на 1–1,5 метра рис.1,2,4 при гравитационных нагрузках, при радиальных нагрузках интервалы меньше 0,5–1м. В расчете учитывается деформированное состояние конструкции.

Определенная предельная нагрузка отражена в таблице при условии перемещений по форме (а, б) рис. 5. (приблизительная величина предельно допустимой нагрузки по напряжениям (вычислена интерполяцией по одинаковым формам перемещений (а, б).

Результаты: численно определили предельно допустимые нагрузки приемлемые при соприкасающихся нижних полках профилей в своде и при загружении свода не по всей длине, так как незагруженные профили с противоположной стороны направления верхних полок, обеспечивают закрепление из плоскости, при небольших нагрузках. Показаны эпюры распределения напряжений на рис.1–4, на которых отражена работа нижней/верхних, гофрированных/прямолинейных участков при работе по данной расчетной схеме и отсутствие влияния несимметричного поперечного сечения(Мкр) рис.1,2. Распределение напряжения в нижней полке распределяются симметрично относительно оси поперечного сечения нижней полки [2]. При отсутствии закрепления из плоскости будет учитываться не симметричное сечение (Мкр). Тангенциальные напряжения относительно максимальной точки подъема имеют разные знаки рис.2 (М).

Обсуждения: на рис.6 показана симметричная форма перемещений от не равномерно распределенной вертикальной нагрузки.

Литература:

  1. 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
  2. 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
  3. Карабутов М. С. Сравнение численного анализа работы свода с эмпирическими данными и свода из гофрированного U-образного тонкостенного профиля // Молодой ученый.— 2020.—№ 4.—С.74–77.— URL.
Основные термины (генерируются автоматически): напряжение, допустимая нагрузка, гравитационное давление, эпюр распределения, нижняя полка, вальцованный профиль, распределенная нагрузка, плоскость, гидростатическое давление, расчетная схема.


Похожие статьи

Численное определение критической нагрузки по предельным...

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.

Численное определение напряжённого состояния свода из...

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

Сравнение численного анализа работы свода с эмпирическими...

Рис. 1. Схема закрепления из плоскости. Рис. 2. Эпюра распределения перемещений вальцованного свода по оси Х.

Обсуждения: при отсутствии закрепления верхних полок из плоскости Рис.5 и закреплении нижней полки по результатам численного расчета получили...

Численный анализ работы арки из вальцованного U-образного...

Также показаны распределения напряжений в профиле при загружении радиальной и вертикальной нагрузках. Выводы: из результатов видна причина повышенной деформативности и гибкости арки из вальцованного U образного профиля системы MIC-12 обусловленных...

Численное изменение напряжений и перемещений арки из...

Показаны эпюры распределения напряжений в узлах закрепления.

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

Численное определение предельно допустимой ветровой...

Численное определение предельно допустимой нагрузки в своде-арке из гофрированного

Рис. 1. Сечения/расчетная схема для определения предельно допустимых нагрузок на свод.

Рис. 5. Эпюра распределения нормальных и тангенциальных напряжений в точках...

Численное сравнение напряженно-деформированных состояний...

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

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

Численное определение поведения арки из вальцованного...

Основные термины (генерируются автоматически) : арка пролетом, гидростатическое давление, форма деформаций, сосредоточенная нагрузка, гравитационная нагрузка, различный вид нагрузок, стенка профиля, перемещение, арочный вальцованный профиль...

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 сил.

Похожие статьи

Численное определение критической нагрузки по предельным...

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.

Численное определение напряжённого состояния свода из...

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

Сравнение численного анализа работы свода с эмпирическими...

Рис. 1. Схема закрепления из плоскости. Рис. 2. Эпюра распределения перемещений вальцованного свода по оси Х.

Обсуждения: при отсутствии закрепления верхних полок из плоскости Рис.5 и закреплении нижней полки по результатам численного расчета получили...

Численный анализ работы арки из вальцованного U-образного...

Также показаны распределения напряжений в профиле при загружении радиальной и вертикальной нагрузках. Выводы: из результатов видна причина повышенной деформативности и гибкости арки из вальцованного U образного профиля системы MIC-12 обусловленных...

Численное изменение напряжений и перемещений арки из...

Показаны эпюры распределения напряжений в узлах закрепления.

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

Численное определение предельно допустимой ветровой...

Численное определение предельно допустимой нагрузки в своде-арке из гофрированного

Рис. 1. Сечения/расчетная схема для определения предельно допустимых нагрузок на свод.

Рис. 5. Эпюра распределения нормальных и тангенциальных напряжений в точках...

Численное сравнение напряженно-деформированных состояний...

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

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

Численное определение поведения арки из вальцованного...

Основные термины (генерируются автоматически) : арка пролетом, гидростатическое давление, форма деформаций, сосредоточенная нагрузка, гравитационная нагрузка, различный вид нагрузок, стенка профиля, перемещение, арочный вальцованный профиль...

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 сил.

Задать вопрос