Численный анализ работы вальцованного тонкостенного профиля при разных формах загружений и закреплений из плоскости | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 13 марта, печатный экземпляр отправим 17 марта.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Архитектура, дизайн и строительство

Опубликовано в Молодой учёный №5 (347) январь 2021 г.

Дата публикации: 01.02.2021

Статья просмотрена: 5 раз

Библиографическое описание:

Карабутов, М. С. Численный анализ работы вальцованного тонкостенного профиля при разных формах загружений и закреплений из плоскости / М. С. Карабутов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 5 (347). — С. 65-74. — URL: https://moluch.ru/archive/347/78121/ (дата обращения: 01.03.2021).



Численное определение предельно допустимой нагрузки в своде-арке из вальцованного тонкостенного профиля по предельным напряжениям, не приводящее к появлению пластического шарнира и потери устойчивости конструкции .

Ключевые слова: напряжения в гофрированных и прямолинейных элементах арки, быстровозводимые бескаркасные арочные здания, легкие конструкции, ангары, MIC-120.

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

Keywords: stresses in corrugated arch elements, stresses when working together straight and curved, MIC-120.

Определив предельно допустимые нагрузки на арочный профиль U образного сечения, смоделируем профиль со следующим сечением- для определения распределения напряжений и определение численного значения предельно допустимой нагрузки [1], [2], [3], [4], [5], [7].

Материалы и методы: по твердотельной модели, выполненной в программном комплексе Solid Works в виде свода — арки загружаемого до возникновения предельных напряжений и определения распределения напряжений в профиле рис.2–5. Данный профиль рассчитан методом конечных. Загружение приложено к гофрированной нижней полке профиля или на все поперечное сечений (Ry=343232750Н/м2).

Сечение/расчетная схема (при рассмотрении свода, не профиля,) закрепление из плоскости отсутствует). Форма загружения и значение предельной нагрузки Сечение/расчетная схема (при рассмотрении свода, не профиля,) закрепление из плоскости отсутствует). Форма загружения и значение предельной нагрузки Сечение/расчетная схема (при рассмотрении свода, не профиля,) закрепление из плоскости отсутствует). Форма загружения и значение предельной нагрузки Сечение/расчетная схема (при рассмотрении свода, не профиля,) закрепление из плоскости отсутствует). Форма загружения и значение предельной нагрузки

Рис. 1.Сечение/расчетная схема (при рассмотрении свода, не профиля,) закрепление из плоскости отсутствует). Форма загружения и значение предельной нагрузки

Эпюра распределения нормальных напряжений при стреле подъема 6,83 м (сосредоточенная сила в максимальной точке подъема давление)

Рис. 2. Эпюра распределения нормальных напряжений при стреле подъема 6,83 м (сосредоточенная сила в максимальной точке подъема давление)

Эпюра распределения нормальных напряжений при стреле подъема 6,83 м (радиальное давление)

Рис. 3. Эпюра распределения нормальных напряжений при стреле подъема 6,83 м (радиальное давление)

Эпюра распределения нормальных напряжений при стреле подъема 6,83 м (ветровое давление)

Рис. 4. Эпюра распределения нормальных напряжений при стреле подъема 6,83 м (ветровое давление)

Эпюра распределения нормальных напряжений при стреле подъема 6,83 м (гравитационное/снеговое давление)

Рис. 5. Эпюра распределения нормальных напряжений при стреле подъема 6,83 м (гравитационное/снеговое давление)

Сечение/расчетная схема (при рассмотрении свода, не профиля,) закрепление из плоскости отсутствует). Форма загружения и значение предельной нагрузки (Рис.2–5) Сечение/расчетная схема (при рассмотрении свода, не профиля,) закрепление из плоскости отсутствует). Форма загружения и значение предельной нагрузки (Рис.2–5)

Рис. 6.Сечение/расчетная схема (при рассмотрении свода, не профиля,) закрепление из плоскости отсутствует). Форма загружения и значение предельной нагрузки (Рис.2–5)

F:\статьи\мол уч\фото 21 18 нов проф\закр верх с 2 стор нагр на весь проф 5,8м\Безымянный3222.png

F:\статьи\мол уч\фото 21 18 нов проф\закр верх с 2 стор нагр на весь проф 5,8м\Безымянный3222.png

Сечение/расчетная схема (при рассмотрении свода, не профиля,) закрепление из плоскости отсутствует). Форма загружения и значение предельной нагрузки (Рис.2–5) Сечение/расчетная схема (при рассмотрении свода, не профиля,) закрепление из плоскости отсутствует). Форма загружения и значение предельной нагрузки (Рис.2–5)

Рис. 7.Сечение/расчетная схема (при рассмотрении свода, не профиля,) закрепление из плоскости отсутствует). Форма загружения и значение предельной нагрузки (Рис.2–5)

Эпюра распределения нормальных напряжений в узле закрепления вальцованного свода. (при гравитационном давлении) (профили между собой не объединены)

Рис. 8.Эпюра распределения нормальных напряжений в узле закрепления вальцованного свода. (при гравитационном давлении) (профили между собой не объединены)

Эпюра распределения тангенциальных напряжений в узле закрепления вальцованного свода (при гравитационном давлении) (профили между собой не объединены)

Рис. 9.Эпюра распределения тангенциальных напряжений в узле закрепления вальцованного свода (при гравитационном давлении) (профили между собой не объединены)

Эпюра распределения перемещений из плоскости в узле закрепления вальцованного свода (при гидростатическом давлении) (профили между собой не объединены)

Рис. 10.Эпюра распределения перемещений из плоскости в узле закрепления вальцованного свода (при гидростатическом давлении) (профили между собой не объединены)

Эпюра распределения нормальных напряжений в узле закрепления вальцованного свода (при гидростатическом давлении) (профили между собой не объединены)

Рис. 11.Эпюра распределения нормальных напряжений в узле закрепления вальцованного свода (при гидростатическом давлении) (профили между собой не объединены)

Эпюра распределения тангенциальных напряжений в узле закрепления вальцованного свода (при гидростатическом давлении) (профили между собой не объединены)

Рис. 12.Эпюра распределения тангенциальных напряжений в узле закрепления вальцованного свода (при гидростатическом давлении) (профили между собой не объединены)

Эпюра распределения перемещений в узле закрепления вальцованного профиля (профили между собой не объединены) (при гидростатическом давлении)

Рис. 13.Эпюра распределения перемещений в узле закрепления вальцованного профиля (профили между собой не объединены) (при гидростатическом давлении)


Таблица 1

(рис. 8–13)

Толщина профиля, мм

Напряжения

МАХ, Н/м2

Напряжения

МIN, Н/м2

Напряжения танг

МАХ, Н/м2

Напряжения танг

МIN, Н/м2

Величина нагрузки, Н/мм2

Перемещения в плоскости,

мм

Перемещения из плоскости,

мм

0,8

7,01E+07

-1,03E+08

1,30E+07

-1,12E+07

0,0010025

19,8800

7,4810

гравит

4,59E+08

-3,72E+08

5,87E+07

-4,35E+07

0,0010025

88,2500

35,5900

радиа

1,2

3,75E+07

-4,98E+07

6,81E+06

-8,33E+06

0,0010025

9,1520

3,2400

гравит

2,56E+08

-1,89E+08

2,91E+07

-3,04E+07

0,0010025

41,3300

15,8800

радиа


По данному численному расчету рис.1,6,7 можно определить редуцированные геометрические характеристики при радиальной нагрузке [6].

Результаты: численно определили предельно допустимые нагрузки приемлемые при различных загружениях профиля, с закреплением из плоскости показанным на рис.1,6,7. В зависимости от формы загружений предельная нагрузка показана на рис.1,6,7, при работе по данной расчетной схеме с закрепление всего поперечного сечения в узлах закрепления. При работе профиля в своде предельная нагрузка будет иной ввиду податливости профиля из плоскости рис10,13 и отсутствия закрепления показаны на рис.1,6,7. Учитывая распределение напряжений на рис.2–5 от гравитационной равномерно распределенной или не равномерно распределенной нагрузки численно определили, что нижняя полка больше загружена в узлах закрепления, чем стенки или верхние полки. При воздействии радиальной или ветровой нагрузки в верхних полках возникают напряжения численно превышающие значений в нижних полках в узле закрепления. На эпюрах показано неравномерное распределений численного значения положительных и отрицательных напряжения в верхних и нижней полках при разных формах загружений. При нагрузке выше предельно допустимой по напряжениям пластический шарнир не образуется, но после превышения текучести (Ry=203943242.6Н/м2) в полках(е) изменится расчетная схема тонкостенной конструкции, данной влияние сложно учесть в численном расчете [1]. Значение нагрузки возникновения в конструкции текучести можно определить интерполяцией от ранее полученных значений предельных нагрузок по напряжениям.

Обсуждения: арка при изменении соотношения пролета к подъему распределяет напряжения по сечению тонкостенного профиля одинаково, при рассмотрении элемента размером dx на dy на рис.13,15 перемещения из плоскости в верхних полках не одинаковы, что при отсутствии закрепления из плоскости рис.1,6,7 или нагрузке под углом значение предельной нагрузки изменится при влиянии эксцентриситета.

Литература:

  1. 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.
  2. Карабутов М. С. Численное определение предельно допустимой нагрузки на свод-арку из гофрированного U-образного тонкостенного профиля. // Молодой ученый. — 2020. — № 10.
  3. Карабутов М. С. Результаты определения предельно допустимой ветровой нагрузки на свод-арку из гофрированного U-образного тонкостенного профиля. // Молодой ученый. — 2020.№ 14.
  4. Карабутов М. С. Численное определение предельно допустимой несимметричной нагрузки на свод-арку из гофрированного U-образного тонкостенного профиля. // Молодой ученый. — 2020.№ 18.
  5. Карабутов М. С. Результаты определения предельно допустимой нагрузки на свод-арку из гофрированного U-образного тонкостенного профиля при разных формах загружений. // Молодой ученый. — 2020.№ 27.
  6. Л. В. Старцева, В. Г. Архипов, А. А. Семенов СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА в примерах и задачах. –М.: Издательство АСВ, 2013. -224 с.
  7. 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 (282). — С. 103–106.
Основные термины (генерируются автоматически): узел закрепления, напряжение, предельная нагрузка, вальцованный свод, расчетная схема, гидростатическое давление, профиль, стрела подъема, эпюр распределения, распределение напряжений.


Задать вопрос