Предельное напряженное состояние стальных балок с гибкой стенкой

• Автор: Панской, Павел Александрович
• Шифр специальности: 01.02.04, 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 155 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
I. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ И АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЕТА СТАЛЬНЫХ БАЛОК С ГИБКИМИ ПОДКРЕПЛЕННЫМИ СТЕНКАМИ
1.1. Исследование напряженно деформированного состояния стенок и поясов БГС. Расчетные модели и их анализ

1.2. Анализ отечественных норм и рекомендаций по проектированию БГС

1.3. Основные выводы

И. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СТЕНОК И ПОЯСОВ БГС ПРИ ИЗГИБЕ В УПРУГОЙ СТАДИИ

2.1. Объект исследования

2.2. Расчетная модель. Основные допущения и предпосылки

2.3. Численное решение системы исходных.уравнений

2.4. Граничные условия и их реализация при численном решении

2.5. Составление системы разрешающих алгебраических уравнений и их решение
2.6. Напряженно деформированное состояние элементов отсека и его анализ
2.6.1. Влияние на НДС формы и величины начальных несовершенств
2.6.2. Влияние относительных размеров отсека и условий закрепления стенки в поясах и ребрах
2.7. Анализ особенностей НДС стенок и поясов при изгибе
2.7.1. Особенности НДС стенок при их выпучивании
2.7.2. Особенности НДС поясов
III. ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА РАСЧЕТА НА ИЗГИБ БАЛОК С ГИБКИМИ СТЕНКАМИ СИММЕТРИЧНЫХ И НЕСИММЕТРИЧ НЫХ СЕЧЕНИЙ
3.1. Интегральные коэффициенты эпюры ах сжатой зоны стенки и их определение
3.2. Определение значений интегральных коэффициентов К и К2
3.2.1. Сечение балки симметричное ЬСЬР
3.2.2. Сечение балки несимметричное
3.3. Определение напряжений в стенке и поясах при изгибе через интегральные коэффициенты эпюры сжатой зоны стенки К и
3.4. Определение нормальных напряжений при изгибе балки не симметричного сечения с поясами из парных уголков и других геометрических форм
IV. МЕТОДИКА РАСЧЕТА БГС НЕСИММЕТРИЧНЫХ СЕЧЕНИЙ
4.1. Основные положения методики расчета БГС несимметричных сечений
4.2. Проверка прочности и устойчивости элементов отсека мри изгибе БГС
4.3. Проверка прочности отсека при сдвиге
4.4. Проверка прочности при совместном действии сдвига и изгиба
4.5. Определение прогибов и оценка жесткости БГС симметричных и несимметричных сечений
V. ОЦЕНКА ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БГС СИММЕТРИЧНЫХ И НЕСИММЕТРИЧНЫХ СЕЧЕНИЙ С ПОЯСАМИ ИЗ ЛИСТОВ И ПАРНЫХ УГОЛКОВ И ПРИМЕРЫ РАС
5.1. Общие положения
5.2. Описание алгоритма расчета оптимизации
5.3. Примеры проектирования БГС несимметричного сечения
VI. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ОСНОВНЫХ ПРЕДЛОЖЕ 8 НИЙ И ВЫВОДОВ
6.1. Цели и задачи экспериментальных исследований
6.2. Сравнение теоретических выводов с результатами опытных 9 исследований В.В. Каленова на изгиб
6.3. Сравнение теоретических и опытных результатов по 2 испытаниям Н. Жабера
6.4. Экспериментальные исследования автора
6.4.1. Образцы для исследований, установки, оборудование, 4 приборы
6.4.2. Результаты испытаний
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА


Особенности поведения двутавровых стальных балок с очень тонкой стенкой впервые, видимо, наблюдались при испытаниях модели моста Британия 4, где гибкость стенок моделей составляла Х 0. Самым важным результатом этих испытаний явился вывод о том, что боковое выпучивание стенки, начинающееся изза наличия начальных погибей из своей плоскости с самого начала загружения, не ведет в итоге к потере способности балки воспринимать действующую на нее нагрузку. Величина последней в несколько раз может превышать бифуркационную, соответствующую Эйлеровой для идеальной плоской стенки. Этот важный вывод, однако, не нашел в то время применения в проектировании составных двутавровых балок. После перехода стенки в послебифуркационную стадию работы в ней и поясах происходит перераспределение напряжений по сравнению с добифуркационной, но конструкция в целом за счет прикрепления стенки к поясам и ребрам жесткости продолжает оставаться геометрически неизменяемой, пока один из отсеков, на которые балка разделена вертикальными, присоединенными к стенке ребрами жесткости, не перейдет изза развития пластических деформаций или потери устойчивости сжатым поясом и стенкой в состояние, когда дальнейший рост нагрузки не может быть уравновешен за счет увеличения или перераспределения внутренних усилий напряжений. Первые экспериментальные и теоретические исследования, направленные на создание практических методов расчета балочных конструкций в летательных аппаратах, были проведены в х годах Г. Вагнером и его коллегами 0, 1. Было показано, что в выпучившейся от сдвига стенке развивается диагональное иоле растяжения, а система соединенных между собой элементов стенка пояса ребра жесткости остается геометрически неизменямой, способной воспринимать и уравновешивать дальнейший рост нагрузки на балку. В основе созданного Г. Вагнером метода расчета предполагалось, что при сдвиге гибкая стенка может воспринимать только растягивающие напряжения, а их направление определялось из условий минимума потенциальной энергии деформации всех элементов. Принималось, что ребра не прерывают траекторий растягивающих напряжений, т. Исходя из этих предпосылок, Г. Вагнер впервые получил расчетные формулы для определения величин растягивающих напряжений и местных изгибающих моментов в поясах от действия поперечных сил. Дальнейшие исследования, выполненные в ЦАГИ А. Ю.Ромашевским 6, 7, 9 и В. М.Стригуновым 6, 7, показали значительное несовпадение результатов расчета по Вагнеру они, правда, шли в сторону запаса и экспериментов. Это объяснялось неучетом наличия фактического прикрепления ребер к стенке и создания, таким образом, рамности системы пояса ребра, а также игнорированием сжимающих напряжений в стенке, что допустимо только при очень малых их толщинах. В.Н. С развитием в послевоенное время электронной вычислительной техники появилась возможность исследовать поведение стенок в послебифуркационной стадии методами нелинейной теории гибких пластин и оболочек. Послебифуркационное состояние стенки с использованием дифференциальных уравнений гибких пластин типа ФеппляКарманаМаргера , 0, 1 применительно к расчету стальных реберных двутавровых сварных балок впервые описано С. Бергманом 3, 4. Уравнения решались вариационным методом Ритца при трех членах разложения искомых функций перемещений в тригонометрический ряд. О. Но изза малого числа членов разложения и довольно условного учета фактических граничных условий полученные результаты имели невысокую точность и не нашли практического применения. В дальнейшем идеи С. Бергмана были развиты в исследованиях И. И. Ааре 2 Таллинский политехнический институт, Й. Дыобека 5, 6 ЧССР, 3. Садовского 8, 9 и др. Наиболее полный анализ НДС при сдвиге, изгибе и их комбинации на основе решения уравнений теории гибких пластин Кармана для стальных балок с гибкими стенками выполнен И. И. Ааре. В разрешающих функциях удерживалось девять членов разложения в тригонометрический ряд, при этом условия закрепления стенки в поясах и ребрах жесткости принималось шарнирным. В условиях контакта учитывалась конечная жесткость контурных элементов поясов и стенок.