Автоматизированное проектирование стержневых систем регулярной структуры с шарнирными узлами

• Автор: Царитова, Надежда Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 111 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Классификация пространственных стержневых

конструкций, постановка задачи исследования

1.1. Конструктивные решения пространственных стрежневых

конструкций

1.2. Анализ видов узловых соединений

1.3. Обзор методов проектирования узлов ПСК

1.4. Постановка цели и задач исследования

2. Моделирование шарнирного узла пространственной

стержневой конструкции
2.1. Моделирование ПСК с использованием 111111 Structure CAD
2.2. Моделирование шарнирного узла ПСК в пакете SolidWorks
2.3. Численное моделирование шарнирного узла ПСК в ПВК ANSYS
2.4. Модернизация шарнирного узла ПСК в пакете SolidWorks
2.5. Численное моделированное модернизированного
узла в ПВК ANSYS
2.6. Испытание узла на запроектные воздействия в ПВК ANSYS
Выводы по 2 главе
3. Аналитическое и численное определение силового
сопротивления узлов пространственной стержневой конструкции
3.1. Расчет элементов узла соединения стержней в аналитической постановке
3.2. Определение перемещений прижимного диска узла
соединения стержней в аналитической постановке
3.3. Сопоставление результатов расчета прижимного диска узла
в аналитической постановке и численным методом
Выводы по 3 главе

4. Экспериментальное исследование силового сопротивления
шарнирного узла ПСК
4.1. Цели эксперимента
4.2. Изготовление экспериментальных образцов
4.3. Характеристики экспериментальных образцов
4.4. Стенд для испытания прижимного диска на внецснтренное
сжатие
4.5. Методика проведения опытов
4.6 . Сопост авление результатов испытаний прижимного диска узла с результатами расчета аналитическим и численным методом 94 '
Выводы по 4 главе
Основные результаты и выводы
Список литературы
Приложение
Приложение
Приложение
ВВЕДЕНИЕ

Повышение эффективности строительных конструкций на основе совершенствования конструктивных форм, разработки новых рациональных типов конструкций и методов их расчета - одна из актуальных задач строительной отрасли. Применение сложных, визуально выразительных конструктивных решений стало одной из характерных особенностей архитектуры последних десятилетий. Особой популярностью у архитекторов пользуются пространственные стержневые конструкции (ПСК), которые позволяют на рациональной основе осуществлять поиск новых вариантов объемно-планировочных решений, создавать здания многоцелевого функционального назначения благодаря применению большепролетных и трансформируемых конструкций; разнообразить архитектурные формы и композиционные средства. ПСК применяются в конструкциях производственных, уникальных спортивных, выставочных, торговоразвлекательных зданий и сооружений. Преимуществом ПСК является модульность строения, позволяющая организовать поточное изготовление однотипных элементов на высокопроизводительных производственных линиях, доступность и целесообразность крупноблочного монтажа, облегчение элементов ограждения благодаря малым размерам ячеек поясных сеток при отказе от прогонов, архитектурная выразительность при разнообразии форм. Целесообразно применение ПСК во временных сезонных сооружениях, что объясняется возможностью их сборки, разборки и повторного монтажа.
В полной мере экономически целесообразным становится использование ПСК при их массовом изготовлении на специализированных заводах. Для внедрения ПСК в массовое производство острым становится вопрос об автоматизации их проектирования и производства. Требуется разработка методики автоматизированного проектирования, доступной для широкого использования в проектных организациях.

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ШАРНИРНОГО УЗЛА ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТЕРЖНЕВОЙ КОНСТРУКЦИИ
Теорией сооружений ставится главная задача - разработка методов расчета конструкций на жесткость и устойчивость, на прочность и безопасность, долговечность и надежность их эксплуатации. Кроме того, необходимо добиваться экономичности проектных решений. В главной мере от используемых расчетных методов в разные периоды задача имела разные формулировки [42].
Галилей сформулировал принцип предельного равновесия и решал задачу определения нагрузок, которые разрушают конструкцию. Затем Навье предложил расчет по рабочему состоянию и решал задачу определения напряженно-деформированного состояния (НДС) конструкции, вызванного действием эксплуатационных нагрузок. Навье является основателем линейной строительной механики.
Метод предельного равновесия, сформулированный в работах A.A. Гвоздева [43] и А.Р. Ржаницына [44], основывается не только на положениях линейной строительной механики, но и на других разделах механики деформируемого твердого тела. Этот подход имеет отрицательную черту -предельная нагрузка берется без учета предшествующих этапов деформирования.
Основная задача расчета конструкции - обеспечить ее работоспособность на всех этапах жизненного цикла объекта (и на этапе разрушения). У теории расчета имеется требование - уметь предсказать и дать описание поведения конструкции в любой период ее существования и при всевозможных условиях [42]. Такая задача не может решаться методами линейной строительной механики, так как заключенные в ее основе принципы ограничивают ее возможности. Форма и размеры реальных конструкций при эксплуатационных нагрузках могут сильно изменяться. Для многих большепролетных стержневых, висячих и вантовых конструкций