Экспериментально-теоретическое исследование устойчивости пространственных рамных систем и разработка инженерной методики определения критической силы с учетом нелинейности

• Автор: Сон, Марк Петрович
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ПРОСТРАНСТВЕННЫХ РАМ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ.
1.1. Обзор основных этапов и положений теории устойчивости равновесия стержневых систем
1.2. Анализ современных подходов, требований нормативных документов и возможностей оценки устойчивости равновесия пространственных рамных систем.

1.3. Аналитический обзор основных методов расчета на устойчивость стержневых систем

1.4. Обзор экспериментальных исследований на устойчивость стержневых систем

1.5. Обоснование состава и структуры частных задач исследования.

ВЫВОДЫ по главе.

ГЛАВА 2. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОБЛЕМЫ УСТОЙЧИВОСТИ РАМНЫХ КАРКАСОВ

2.1. МКЭ в задачах устойчивости строительных конструкций

2.1.1. Разрешающие уравнения МКЭ в задачах устойчивости равновесия

2.1.2. Учет физической нелинейности материала. Основные соотношения теории тастичности.
2.2. Возможности и проблемы расчета устойчивости прраммного комплекса АЫБУБ .
2.2.1. Методы расчета устойчивости, реализованные в АПЗУЗ.
2.2.2. Математические модели неупругого деформирования материала
2.3. Вычислительные эксперименты по расчету на устойчивость рамных каркасов в ПК АИБУБ.
2.3.1. Расчет на устойчивость модели 1 рамного каркаса
2.3.2. Расчет неустойчивость модели 2 рамного каркаса.
ВЫВОДЫ но главе.
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОДЕЛЕЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КАРКАСОВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ.
3.1. Натурные испытания образцов рамных каркасов на устойчивость
3.1.1. Испытания моделей каркаса 1го типа
3.1.2. Определение физикомеханических свойств материала каркаса 1го типа
3.1.3. Испытания моделей каркаса 2го типа
3.1.2. Определение физикомехаштсских свойств материала каркаса 2го типа
3.2. Сопоставление результатов расчета с результатами экспериментов.
3.2. . Оценка адекватности расчетных моделей каркасов в ПК АИЯУЯ.
3.2.2. Проверка устойчивости модели рамного каркаса в программном комплексе МюуоРе.
ВЫВОДЫ по главе.
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ И НОВОГО ИНЖЕНЕРНО О МЕТОДА РАСЧЕТА МНОГОПРОЛЕТЫХ МНОГОЭТАЖНЫХ РАМ И РАМНЫХ КАРКАСОВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ
4.1. Разработка основных теоретических положений расчета многопролетной рамы на устойчивость
4.2. Методика расчета многоэтажных рам на устойчивость.
4.3. Методика расчета пространственных каркасов
4.4. Учет физической нелинейности материала конструкции при расчете каркаса на устойчивость 2 рода
4.5. Учет влияния на критическую силу случайных эксцентриситетов и поперечных нагрузок.
4.6. Расчет устойчивости сжатоизогнутых и внецентрснносжатых стержней и конструкций
4.7. Расчет на устойчивость моделей натурного эксперимента по предлагаемой методике и
верификация результатов
4.7. . Расчет каркаса 1.
4.7.2. Расчет каркаса
4.7.3. Сравнение результатав расчетов и экспериментов.
ВЫВОДЫ по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Задача об устойчивости равновесия упругих стержневых систем впервые была введена в механику Эйлером 9 в г. В дальнейшем подход Эйлера был развит Лагранжем и др. С проблемой расчета сооружений на устойчивость столкнулись в конце XIX века в связи с рядом крупных катастроф инженерных сооружений , . Крушение Кевдинского моста в России в г. Менхенштейнского моста в Швейцарии в г. Квебекского моста через р. Лаврентия в г. Гамбургского газгольдера в г. Первое систематическое изучение устойчивости упругих деформаций принадлежит Г. Брайену 4. Важным этапом в развитии теории было появление в конце XIX века замечательных исследований проф. Ф.С. Ясинского 0, решившего сложную задачу об устойчивости сжатого верхнего пояса открытых мостов. И.Г. Бубновым , акад. А.Н. Диш инком , и Ф. Саусвеллом 7. Энергетический метод расчета упругих систем, раскрывший возможности приближенного решения труднейших задач, не поддающихся точному решению, был значительно развит в работах проф. I. Тимошенко , а проф. В.В. Болотин , дал строгое обоснование и формулировку вариационного критерия устойчивости равновесия упругих тел. Приближенный метод, не требующий вычисления потенциальной энергии, был предложен акад. Б.Г. Галеркиным и получил в дальнейшем широкое распространение. Задачи устойчивости равновесия пространственных стержневых систем образуют достаточно сложный и в значительной степени противоречивый раздел строительной механики, что неоднократно отмечалось многими авторами , , 1. Своеобразие и нестандартность задач устойчивости равновесия неоднократно приводило к различного рода ошибкам, как в решениях конкретных прикладных задач, так и при обосновании отдельных положений теории устойчивости равновесия конструкций, о чем весьма поучительно изложено в книге Я. Г. Пановко и И. И. Губановой , и в книгах Псрельмутера и В. И. Сливкера , . Большой вклад в развитие теории устойчивости сооружений внесли А. В.Александров 1, И. А. Алфутов 2, 3, В. В. Болотин , Б. М. Броуде , , В. З. Власов , Вольмир , , Г. Ю. Джанелидзе , Ы. В.Корноухов , , Е. Л. Николаи , В. В. Новожилов, Я. Л. Нудельман , , Я. Г. Пановко , , П. Ф. Паггкович , А. Ф.Смирнов, С. П.Тимошенко, В. И. Феодосьев. В настоящее время проблема устойчивости равновесия строительных конструкций не потеряла своей актуальности. К ней обращались и обращаются многие исследователи П. П. Гайджуров , И. Д. Грудев , В. Д.Клюшников , С. Б. Косицын, Л. С. Ляхович, Перельмутер, В. Д.Потапов, В. В. Улитин , В. Д. Райзср, Г. Циглер 4 и др. Постараемся по возможности достаточно четко обозначить суть основных понятий и положений, которыми пользуется современный инженерпроектировщик. По Эйлеру считается, что равновесие механической системы устойчиво, если эта система после выведения ее из равновесного состояния малым возмущением обобщенных координат возвращается в исходное равновесное состояние. В этой схеме рассуждений мысленно наращивается значение внешней нагрузки, и предполагается, что в процессе такого нарастания в какойто момент вместе с рассматриваемым равновесным состоянием возникает возможность существования иного равновесного состояния, смежного с изучаемым, т. Экспериментально установлено, что не задолго до бифуркации элементы сооружения начинают самопроизвольно вибрировать, что объясняется переходом части потенциальной энергии деформации в кинетическую энергию малых колебаний . Возможные формы равновесия определяются при следующих предпосылках геометрическая и силовая схемы должны быть доведены до такой степени идеализации, чтобы условия равновесия описывались системой однородных уравнений. В частности, если рассматривается сжатый стержень, то предполагается, что он имеет совершенно прямолинейную форму, материал однороден и изотропен, продольная сжимающая сила приложена строго центрально и не вызывает поперечного изгиба стержня. Принимается, что влияние начальных отклонений не существенно. Возмущения, которые накладываются на систему, являются сколь угодно малыми, и по отношению к этим малым возмущениям рассматривается поведение системы.