Результаты конечно-элементного моделирования конструкций восстановления работоспособности железобетонных консолей колонн | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №4 (51) апрель 2013 г.

Статья просмотрена: 384 раза

Библиографическое описание:

Жуков А. Н. Результаты конечно-элементного моделирования конструкций восстановления работоспособности железобетонных консолей колонн // Молодой ученый. — 2013. — №4. — С. 65-68. — URL https://moluch.ru/archive/51/6631/ (дата обращения: 16.10.2018).

Использование современных систем автоматизированного инженерного анализа (Computer Aided EngineeringCAE) является на сегодня одним из наиболее эффективных способов оценки прочности, прогнозирования долговечности и оптимизации конструкций и технологических процессов их производства. Среди систем автоматизированного инженерного анализа широкое применение получили следующие программные комплексы: SCAD [1], Lira [2], ANSYS [3], NASTRAN [4] и др. Моделирование конструкций восстановления работоспособности осуществлялось с помощью программно-вычислительного комплекса ANSYS. Программа ANSYS является одной из наиболее эффективных CAE-систем, позволяющая получить высокоточные результаты.

ANSYS (ANSYS, Inc) — многоцелевая программа, предназначенная для решения задач механики деформируемого твердого тела, механики жидкости и газа, теплопереноса, электромагнетизма, оптимизации, а также связанных задач механики деформированного твердого тела и электромагнетизма, теплопереноса и электромагнетизма [5].

Численное моделирование конструкций восстановления работоспособности железобетонных консолей колонн, как и физический эксперимент [6], проводилось в 3 этапа:

  • моделирование консоли колонны с арматурой;

  • моделирование балансирного устройства;

  • моделирование сталетрубобетонной обоймы.

Первый этап — моделирование консоли колонны с арматурой заключался в построении геометрии консоли, задание свойств материалов, разбиение на конечные элементы и определение граничных условий решения. Соединение арматуры и бетона производилось через уравнения связей, закрепления — по нижней и верхней вертикальным граням колонны. Приложение нагрузки в размере 13,125 МПа выполнено с помощью команды Pressure (давление), область нагружения аналогична физическому эксперименту. На рисунках 1–2 представлены результаты расчета.

Рис. 1. Напряжения по оси У


Рис. 2. Перемещения по оси У


Второй этап — моделирование восстановления работоспособности консоли колонны с помощью балансирных устройств — выполнялся в двух вариантах: с центратором без усиления и с центратором, усиленным пластинами. Приложение нагрузки в размере 2746,8 гН (центратор без усиления) и 2943 гН (усиленный центратор) выполнено с помощью команды Force (сила), область нагружения аналогична физическому эксперименту. В ходе конечно-элементного моделирования были решены контактные задачи с помощью расширенного метода Лагранжа, который представляет итеративный ряд штрафных корректировок при поиске точечных множителей (коэффициентов) Лагранжа (т. е. контактных сил сцепления) [7]. Контакт накладывался в области пересечения объемных элементов конструкции. На рисунке 3 представлены результаты расчета балансирных устройств с центратором без усиления, а на рисунке 4результаты расчета балансирных устройств с усиленным центратором.

Рис. 3. Напряжения по оси У на балансирном устройстве


Рис. 4. Напряжения по оси У на балансирном устройстве с усиленным центратором


Третий этап — моделирование сталетрубобетонных обойм. В процессе численного моделирования была решена контактная задача методом внутренних многоточечных связей, в котором добавляются уравнения, ограничивающие движение деталей и их взаимное перемещение в зоне контакта. На рисунках 5–6 представлены результаты расчета.

Рис. 5. Напряжения в сталетрубобетонной обойме по оси У


Рис. 6. Перемещения сталетрубобетонной обоймы У


Выводы:

  1. Анализ результатов расчета консоли колонны показывает, что характер разрушения и напряженно-деформированное состояние аналогичны данным, полученным в ходе физического эксперимента.

  2. Анализ результатов расчета восстановления работоспособности консолей колонн с помощью балансирных устройств показывает, что характер разрушения и напряженно-деформированное состояние сопоставимы с физическим экспериментом. Разница напряжений в контрольных точках не превышает 12 %. Максимальные деформации не превышают 5,4мм.

  3. Замена поперечного сечения центратора на коробчатое позволяет снизить напряжения на элементах конструкции от 10 % до 206 %.

  4. Анализ результатов расчета восстановления работоспособности консолей колонн с помощью сталетрубобетонных обойм показывает, что характер разрушения и напряженно-деформированное состояние сопоставимы с физическим экспериментом. Разница напряжений в контрольных точках не превышает 11 %. Максимальные деформации не превышают 2мм.


Литература:

  1. SCAD Structure — программы для проектирования стальных и железобетонных конструкций [Электронный ресурс] URL: http://www.scadgroup.com/ (дата обращения 18.11.2012)

  2. ПК ЛИРА-САПР, МОНОМАХ-САПР. Системы Автоматизированного проектирования и расчета зданий [Электронный ресурс] URL: http://www.rflira.ru/ (дата обращения 18.11.2012)

  3. ANSYS — Simulation Driven Product Development [Электронный ресурс] URL: http://www.ansys.com/ (дата обращения 18.11.2012)

  4. NEi Nastran в России и СНГ — Система конечно-элементного анализа CAD/FEA/CAE http://www.nenastran.ru/ (дата обращения 18.11.2012)

  5. Морозов Е. М., Муйземнек А. Ю., Шадский А. С. — ANSYS в руках инженера: Механика разрушения. Изд. 2-е, испр. М.: ЛЕНАНД, 2010. — 456с.

  6. Результаты экспериментального исследования по восстановлению работоспособности железобетонных консолей колонн теплоэлектроцентрали [Текст]/ А. Н. Жуков, К. К. Нежданов, Булавенко В.О // Академический Вестник УралНИИПроектРААСН. — 2012,№ 3, с.69–74.

  7. Решение контактных задач в Ansys 6.1- Cadfem/ М.:Cadfem, 2003. — 138 с.

Основные термины (генерируются автоматически): ANSYS, физический эксперимент, ось У, результат расчета, балансирное устройство, напряженно-деформированное состояние, характер разрушения, автоматизированный инженерный анализ, сталетрубобетонная обойма, CAE.


Похожие статьи

Расчет напряженно-деформированного состояния...

Расчет напряженно-деформированного состояния цилиндрической оболочки по заданным перемещениям.

Анализ полученных результатов.

Идентификация математической модели обтекания крыльевого...

7. Визуализация и анализ результатов расчета в постпроцессоре (ANSYS CFX-Post).

Основные термины (генерируются автоматически): ANSYS, CFX, натурный эксперимент, CAE, Численное моделирование, значение сил, угол атаки, различный угол атаки, измельчение сетки...

Обработка результатов экспериментальных исследований...

Главной проблемой современного строительства является надежное прогнозирование напряженно-деформированного состояния, поэтому необходимо

Анализ результатов показал, что величина

Результаты расчета коэффициента анизотропии грунтов, α.

Моделирование напряженного состояния главного шатуна...

Последнее объясняется очень сложным характером испытываемых нагрузок.

Результаты расчета в случае максимальных сжимающих напряжений представлены на рис.5а

Мягков Л. Л. Методика расчета напряженно-деформированного состояния шатуна из композиционного...

Сравнение расчетных схем для оценки... | Молодой ученый

Рис. 4. Расчетная схема. В качестве результата численного расчета в программе ANSYS выводится значение нормальных напряжений

Определение напряженно-деформированного состояния трубопроводной обвязки аппаратов воздушного охлаждения газа.

Исследование напряженно-деформированного состояния...

Приведена оценка численных результатов значений напряжений при удалении от вершины трещины. Моделирование осуществлялось с использованием пакета ANSYS. Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, железобетонные изделия, трещины...

Расчет многорядных соединений на вклеенных шайбах...

Рис.2 Выравнивание осей для вывода напряжений. Результаты расчета представлены выборочно.

Теоретические исследования напряженно-деформированного состояния элементов соединений на вклеенных шайбах.

Теоретические исследования напряженно-деформированного...

Теоретические исследования напряженно-деформированного состояния элементов соединений на вклеенных шайбах.

Результаты расчетов по программе Ansys при данных, описанных выше, приведены в виде изополей распределения напряжений.

Анализ лопастей турбины ГТД из карбида титана в пакете Ansys

Физические параметры последней ступени одноконтурного ГТД оказывают решающее

В результате сложения напряжений от изгиба и растяжения получается результирующее

Богомолова Т. В., Мельников О. В. Применение ANSYS-FLUENT для прочностных расчетов...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Расчет напряженно-деформированного состояния...

Расчет напряженно-деформированного состояния цилиндрической оболочки по заданным перемещениям.

Анализ полученных результатов.

Идентификация математической модели обтекания крыльевого...

7. Визуализация и анализ результатов расчета в постпроцессоре (ANSYS CFX-Post).

Основные термины (генерируются автоматически): ANSYS, CFX, натурный эксперимент, CAE, Численное моделирование, значение сил, угол атаки, различный угол атаки, измельчение сетки...

Обработка результатов экспериментальных исследований...

Главной проблемой современного строительства является надежное прогнозирование напряженно-деформированного состояния, поэтому необходимо

Анализ результатов показал, что величина

Результаты расчета коэффициента анизотропии грунтов, α.

Моделирование напряженного состояния главного шатуна...

Последнее объясняется очень сложным характером испытываемых нагрузок.

Результаты расчета в случае максимальных сжимающих напряжений представлены на рис.5а

Мягков Л. Л. Методика расчета напряженно-деформированного состояния шатуна из композиционного...

Сравнение расчетных схем для оценки... | Молодой ученый

Рис. 4. Расчетная схема. В качестве результата численного расчета в программе ANSYS выводится значение нормальных напряжений

Определение напряженно-деформированного состояния трубопроводной обвязки аппаратов воздушного охлаждения газа.

Исследование напряженно-деформированного состояния...

Приведена оценка численных результатов значений напряжений при удалении от вершины трещины. Моделирование осуществлялось с использованием пакета ANSYS. Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, железобетонные изделия, трещины...

Расчет многорядных соединений на вклеенных шайбах...

Рис.2 Выравнивание осей для вывода напряжений. Результаты расчета представлены выборочно.

Теоретические исследования напряженно-деформированного состояния элементов соединений на вклеенных шайбах.

Теоретические исследования напряженно-деформированного...

Теоретические исследования напряженно-деформированного состояния элементов соединений на вклеенных шайбах.

Результаты расчетов по программе Ansys при данных, описанных выше, приведены в виде изополей распределения напряжений.

Анализ лопастей турбины ГТД из карбида титана в пакете Ansys

Физические параметры последней ступени одноконтурного ГТД оказывают решающее

В результате сложения напряжений от изгиба и растяжения получается результирующее

Богомолова Т. В., Мельников О. В. Применение ANSYS-FLUENT для прочностных расчетов...

Задать вопрос