Исследования напряженно-деформированного состояния деревянных соединений | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №11 (58) ноябрь 2013 г.

Дата публикации: 28.10.2013

Статья просмотрена: 27 раз

Библиографическое описание:

Арискин М. В., Пыж Е. В. Исследования напряженно-деформированного состояния деревянных соединений // Молодой ученый. — 2013. — №11. — С. 65-68. — URL https://moluch.ru/archive/58/8140/ (дата обращения: 19.09.2018).

Создание современных строительных конструкций является одной из актуальных проблем, от решения которых зависит развитие строительной отрасли. В Пензенском государственном университете архитектуры и строительства над этой проблемой работают ряд учёных [1], [2].

Теоретические исследования напряженно-деформированного состояния соединения по расчетной схеме проводились методом конечных элементов (МКЭ). Степень точности решения задачи, как известно, зависит от величины размеров разбивочных элементов МКЭ [3], [4]. При этом от этого существенно зависит и громоздкость вычислительных операций, поскольку с увеличением количества конечных элементов существенно возрастает количество неизвестных. Для расчетов принято разбивочная сетка МКЭ, изображенная на рисунке 1а,б.

Основной целью на этапе разработки геометрической модели является создание адекватной конечно-элементной модели, состоящей из узлов и элементов. Разбивка на конечные элементы образца осуществлялась в два этапа. Первый этап  ̶ разбивка металлических частей с присвоением соответствующих свойств (рис. 1, а). Этап второй  ̶ разбивка деревянной части образца и присвоение ей соответствующих свойств. Внешний вид образца, разбитого на сетку конечных элементов, показан на рис. 1, б.

При создании адекватной математической модели одним из главных условий является приложение нагрузок и определение типа взаимодействия элементов. Приложение нагрузок производилось согласно расчетной схеме то есть равномерно распределенная нагрузка прикладывалась непосредственно на крайние элементы. Взаимодействие металла с древесиной производилось двумя различными следующим способом: когда рядом стоящие узлы в металлическом и деревянном элементе связываются между собой путем объединения соответствующих перемещений. Таким образом моделируется монолитность и целостность конструкции (т. е. связи, объединяющие древесину и стальную шайбу, могут воспринимать растягивающие и сжимающие напряжения).

Описание: 100-8-BG027

Описание: 100-8-BG026

а

б

Рис. 1. Разбивка на сетку конечных элементов: а  ̶ металлический болт с шайбами; б  ̶ соединение

Наложение граничных условий заключалось в том, чтобы ограничить перемещение деревянного образца по оси y. Ограничений для шайбы с болтом не требуются, т. к. болт с шайбой в программе рассматривается как абсолютный монолит (т. е. литая однородная структура), что позволило воссоздать податливость шайбы в направлении z по своим характеристикам, сходным с реальной работой шайбы.

Работа болта совместно с шайбой учитывалась только на восприятие распора. На смятие, растяжение и другие виды деформаций болт никакого влияния не оказывал.

Параметры рассчитываемого соединения соответствовали испытанному образцу под маркировкой ВШ-100–8-Б. Расчет производился при действии на образец равномерно распределенной нагрузки q равной 24,5 МПа.

Так как в расчете используется два материала — металл, и древесина, то в дальнейшем будут приниматься характеристики:

-          — металла Ех=210 ГПа, μ=0,3;

-          — древесины Ех=16000 МПа, μyx=0,5; Еу=1000 МПа, μzy=0,2; Еz=500 МПа, μzx=0,02; Gxy=1180 МПа, Gyz=690 МПа, Gхz=670 МПа (согласно исследованиям Ашкенази), свойства древесины задавались в местной системе координат.

В результате расчета были получены напряжения в крайних и среднем элементе (рис. 2–3).

а

б

Рис. 2. Изополя напряжений σх. а- средний элемент; б- все соединение

                        а                                                                               б

Рис. 3. Изополя напряжений σу: а — средний элемент; б- все соединение

При натурных испытаниях образца ВШ-100–8-Б был получен сдвиг среднего элемента относительно крайних, при расчете модели соединения так же были поли получены перемещения сдвига представленные на рис. 4

Описание: 100-8-BG019Описание: 100-8-BG017

Рис. 4. Перемещения среднего элемента относительно крайних

Таким образом, по средним значениям была построена теоретическая прямая нарастания сдвигов и наложена на соответствующий экспериментальный график результат показан на рис. 5

Рис. 5. Сопоставление теоретических и экспериментальных данных: 1 — теоретическая прямая; 2 — экспериментальная кривая

Как видно из графика, угол наклона теоретической и экспериментальной линии не превышает 12 % в упругой стадии работы. В общем теоретические и экспериментальные данные достаточно хорошо согласуются друг с другом.

Литература:

1.                  Арискин М. В. Методика построения конечно-элементной модели [Текст] / М. В. Арискин, Е. В. Родина, Д. В. Гуляев // Молодой ученый. — 2013. — № 9. — С. 34–36.

2.                  Нежданов К. К., Гарькин И. Н. Способ проката двутаврового профиля сечения из низколегированной стали// Строительная механика и расчёт сооружений.: № 4 -2011,с.51–55 Москва ЦНИСК им.Курчеренко

3.                  Арискин М. В. К расчету несущей способности соединений на вклеенных шайбах [Текст] / М. В. Арискин, Д. В. Гуляев, Е. В. Родина // Молодой ученый. — 2013. — № 10. — С. 86–89.

4.                  Арискин М. В. Разработка методики экспериментальных исследований соединений деревянных конструкций с применением вклеенных стальных шайб [Текст] / М. В. Арискин, Е. В. Родина, Д. В. Гуляев // Молодой ученый. — 2013. — № 10. — С. 93–95.

Основные термины (генерируются автоматически): элемент, приложение нагрузок, распределенная нагрузка, расчетная схема.


Похожие статьи

Расчёт стержня с распределенными продольными связями

где u — продольное перемещение сечения стержня; t — интенсивность суммарной продольной распределенной нагрузки.

г) самый короткий путь является самым лёгким как для элемента, несущего нагрузку [7].

Определение пульсационной составляющей ветровой нагрузки на...

Во-первых, нагрузка принимается равномерно распределенной по длине элементов.

Схема задания средней составляющей ветровой нагрузки на расчетную схему представлена на рис. 4.

Оценка экономической эффективности сталежелезобетонной...

Расчетная нагрузка, I. Пирог кровли.

Геометрические размеры приведены на схеме: Рис. 1. Геометрическая схема фермы. Сечения элементов представлены в таблице

Расчет надежности железобетонных элементов конструкций

Рассматривается балка, лежащая на двух шарнирных опорах, к которой приложена равномерно распределенная нагрузка.

Рис. 1. Расчетная схема. На рис. 1 — пролет балки, — прикладываемая нагрузка. Расчет надежности элемента конструкции.

Расчет двух балок, лежащих на упругом неоднородном основании...

С помощью прерывателей Герсеванова распределённая нагрузка представлена в самом общем виде.

Рис. I. Такая расчетная схема дает возможность каждую из полученных отдельных балок рассмотреть и рассчитать, как простую балку конечной длины и постоянного...

Исследование работы железобетонных балок с пролетом среза...

При дальнейшем росте нагрузки трещина интенсивно развивается к центрам приложения сил

Принятая расчетная схема допустима, так

на балку, моделировалось распределенной нагрузкой, приложенной в узлы конечных элементов по ширине грузовой площадки.

Расчет однопролетной балки | Статья в журнале «Молодой ученый»

В данной статье мы произведем расчет методом конечных элементов однопролетной балки с данными, которые мы зададим для примера.

2) Изобразить расчетную схему балки в соответствии с вариантами закрепления и обозначить на ней

распределенная нагрузка.

Нагрузки от подвижного состава, действующие на подпорную стену

Схемы перечисленных эквивалентных равномерно распределенных нагрузок от подвижного транспорта представлены на рис. 4. Рис. 4. Определение эквивалентной нагрузки от подвижного транспорта: а — железнодорожного; б — автомобильного.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Расчёт стержня с распределенными продольными связями

где u — продольное перемещение сечения стержня; t — интенсивность суммарной продольной распределенной нагрузки.

г) самый короткий путь является самым лёгким как для элемента, несущего нагрузку [7].

Определение пульсационной составляющей ветровой нагрузки на...

Во-первых, нагрузка принимается равномерно распределенной по длине элементов.

Схема задания средней составляющей ветровой нагрузки на расчетную схему представлена на рис. 4.

Оценка экономической эффективности сталежелезобетонной...

Расчетная нагрузка, I. Пирог кровли.

Геометрические размеры приведены на схеме: Рис. 1. Геометрическая схема фермы. Сечения элементов представлены в таблице

Расчет надежности железобетонных элементов конструкций

Рассматривается балка, лежащая на двух шарнирных опорах, к которой приложена равномерно распределенная нагрузка.

Рис. 1. Расчетная схема. На рис. 1 — пролет балки, — прикладываемая нагрузка. Расчет надежности элемента конструкции.

Расчет двух балок, лежащих на упругом неоднородном основании...

С помощью прерывателей Герсеванова распределённая нагрузка представлена в самом общем виде.

Рис. I. Такая расчетная схема дает возможность каждую из полученных отдельных балок рассмотреть и рассчитать, как простую балку конечной длины и постоянного...

Исследование работы железобетонных балок с пролетом среза...

При дальнейшем росте нагрузки трещина интенсивно развивается к центрам приложения сил

Принятая расчетная схема допустима, так

на балку, моделировалось распределенной нагрузкой, приложенной в узлы конечных элементов по ширине грузовой площадки.

Расчет однопролетной балки | Статья в журнале «Молодой ученый»

В данной статье мы произведем расчет методом конечных элементов однопролетной балки с данными, которые мы зададим для примера.

2) Изобразить расчетную схему балки в соответствии с вариантами закрепления и обозначить на ней

распределенная нагрузка.

Нагрузки от подвижного состава, действующие на подпорную стену

Схемы перечисленных эквивалентных равномерно распределенных нагрузок от подвижного транспорта представлены на рис. 4. Рис. 4. Определение эквивалентной нагрузки от подвижного транспорта: а — железнодорожного; б — автомобильного.

Задать вопрос