Идентификация параметров упругости и жесткости конструкций из армированных материалов

• Автор: Казначеева, Ольга Константиновна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 143 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОТЕОРЕТИЧЕСКИ X МЕТОДОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАРАМЕТРОВ УПРУГОСТИ И ЖЕСТКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ,
1.1 Методы математического моделирования статического деформирования силовых конструкций из армированных материалов

1.2 Методы оценивания состояния конструкций из армированных материалов

1.3 Постановка цели и задач. Выбор методов исследования

2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ АРМИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ.
2.1 Постановка задачи идентификации параметров упругости и жесткости по данным натурных испытаний

2.2 Математическая модель деформирования конструкций из армированных материалов

2.3 Разрешающие уравнения дискретной модели деформирования конструкций с переменными параметрами упругости и жесткости
2.4 Идентификация упругих параметров и переменных состояния по основной дискретной модели
2.5 Выводы но главе 2
3 АЛГОРИТМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ П.АРАМЕТРОВ УПРУГОСТИ И ПЕРЕМЕННЫХ СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ АРМИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ.
3.1 Алгоритм идентификации параметров упругости и жесткости
линейно деформируемых конструкций
3.2 Алгоритм редуцирования модели линейно и нелинейно деформируемых конструкций на основе факторного вычислительного эксперимента
3.3 Алгоритм идентификации параметров упругости и жесткости при дробнорациональной аппроксимации функций отклика
3.3 Алгоритм интервальной оценки параметров упругости и жесткости по данным имитационного эксперимента
3.4 Программная реализация алгоритмов идентификации параметров упругости и жесткости
3.5 Выводы по главе 3
4 ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА И АЛГОРИТМОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАРАМЕТРОВ СИЛОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
4.1 Идентификация параметров жесткости нелинейно упругой армированной балки.
4.2 Идентификация приведнных характеристик упругости углеродуглеродного композитного материала сопловых блоков.
4.3 Выводы по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Разработанные алгоритмы реализованы в ряде вычислительных программ, которые используются совместно с существующими программными комплексами конечно-элементного моделирования и программными средствами автоматизации натурного эксперимента, образуя с ними единый комплекс. В четвертой главе рассматриваются примеры идентификации параметров упругости и жесткости двух видов конструкций: нелинейно-упругой армированной железобетонной балки при изгибе и ортотропной оболочки из углерод-углеродного композиционного материала при внешнем давлении. Первая из этих задач является модельной; целью её решения была оценка точности идентификации параметров жесткости в имитационном вычислительном эксперименте с заранее известными значениями оцениваемых параметров. Вторая; задача включала этап натурных испытаний, а также последующие разрушающие испытания, что позволило сопоставить значения параметров упругости* с фактически измеренными. Отмечается удовлетворительное согласие результатов идентификации с данными разрушающих испытаний. В заключении приведены выводы и основные результаты работы. Результаты исследований (методика, алгоритмы и вычислительные программы для идентификации физико-механических параметров материалов силовых конструкций) внедрены в НИИГрафит (г. Москва), на Московском и Новочеркасском электродных заводах, в учебном процессе ЮРГТУ(НПИ), что подтверждено актами и справками о внедрении, приведенными в приложении. Основные результаты работы могут представить интерес для предприятий, занимающихся проектированием, изготовлением и эксплуатацией силовых конструкций из армированных материалов. При создании сложных ответственных конструкций, применяемых в машиностроении, авиастроении и других областях промышленности, не только выполняют теоретические расчёты напряжённо-деформированного состояния (НДС) конструкций, но и проводят сложнейшие экспериментальные исследования поведения их физических моделей (или натурных образцов) в различных режимах работы [7]. Обеспечение прочности конструкции на всех стадиях эксплуатации изделия требует достоверного знания физико-механических характеристик материала и конструктивных параметров, которые могут иметь разброс в серии однотипных изделий, как за счет технологических несовершенств, так и вследствие износа и повреждений при эксплуатации [3, 5]. В частности, свойства армированных материалов существенно зависят от технологических факторов. Такие материалы, как углсрод-углеродные композиты, формируются, одновременно с изделием, и предварительное измерение их характеристик перед изготовлением невозможно. Поэтому выходной контроль качества конструкций из таких материалов включает прямую или косвенную оценку параметров упругости, жесткости и прочности материала [7]. Необходимость в неразрушающих измерениях параметров упругости и жесткости возникает также после техногенных аварий и катастроф, когда требуется оценить остаточную прочность конструкции для заключения о возможности её дальнейшей эксплуатации. В последние годы во всем мире увеличивается количество пожаров в зданиях и сооружениях, приводящих в том числе к накоплению повреждений в силовых конструкциях из армированных материалов. Для продолжения эксплуатации поврежденной конструкции необходимо оценить её остаточную прочность, что также не может быть выполнено прямыми методами, а требует неразрушающих натурных испытаний [|. В перечисленных и других ситуациях получение достоверных данных о свойствах конструкций невозможно без интерпретации натурного эксперимента с использованием его математической модели. Можно выделить следующие аспекты проблемы идентификации: достаточно достоверное моделирование статической деформации и напряженного состояния конструкции при нагружении, которое производится при испытаниях; адекватное описание измерительной системы, которая позволяет получить количественные данные о наблюдаемых при испытаниях параметрах состояния конструкции; отражение моделью влияния изменения оцениваемых параметров на измеряемые параметры состояния; возможность определения такого' сочетания значений оцениваемых параметров, которое доставляет минимум рассогласованию рассчитанных и измеренных параметров состояния. Такая общая формулировка представляет собой задание модели на уровне «черного ящика».