Оптимизация оболочек вращения из материалов по-разному сопротивляющихся растяжению и сжатию

• Автор: Аль-Кхаттаб Салим Абдул-Раззак
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Таблица обозначений Введение

1 .ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО РАСЧЕТУ И ОЛТИМИЗАЦИИ ОБОЛОЧЕК ВРАЩЕНИЯ

Формы зависимости между напряжением и деформацией для

разномодульных материалов

Теории расчета оболочек вращения

Методы решения нелинейных задач

Вопросы оптимального проектирования оболочек

Использование метода конечных элементов в расчетах оболочек

2.ФОРМУЛИРОВКА КОНЕЧНОГО ЭЛЕМЕНТА

ОБОЛОЧКИ
Системы координат Г еометрия элемента Поле перемещений
Определение деформаций и напряжений Модель слоев
Результирующие векторы напряжения Представление арматуры Матрица жесткости Вектор внутренней силы Численное интегрирование
Численное моделирование свойств материала Введение
Экспериментальное поведение бетона Принятая модель бетона Моделирование бетона при сжатии Поведение бетона при растяжении
3.4 Моделирование арматуры железобетона
Глава 4
Нелинейное решение методом конечного элемента
4.1 Введение
4.2 Общая процедура для решения нелинейных уравнений
4.3 Нелинейная формулировка для приведенного девятиузлового
элемента оболочки 9
4.4 Схема компьютерной программы
4.5 Сравнение между экспериментальными и теоретическими
результатами
Формулирование задачи оптимизации
5.1 Введение
5.2 Армирование сферической оболочки вращения
5.3 Функция стоимости
5.4 Ограничения оптимального проектирования
5.5 Программа оптимального проектирования
Результаты исследования
6.1 Введение
6.2 Нагружение
6.3 Пример проектирования
6.4 Стабильность решения оптимизации
6.5 Влияние изменения предельных напряжении при растяжении и
при сжатии на оптимизацию конструкции
6.6 Влияние геометрической нелинейности на оптимальное
проектирование железобетонных сферических оболочек вращения
6.7 Оптимальные размеры сферических оболочек вращения
6.8 Оптимальные толщины сферических оболочек вращения и
6.9 Выводы
Список литературы


Последовательное движение поверхности нагрузки управляется в соответствии с правилом упрочнения, которое экстраполируется параболической функцией в зависимости от одноосного напряженного состояния. Разрушение бетона происходит при достижении деформации поверхности разрушения, которая подобна поверхности податливости. Критерий предела прочности при растяжении используется для предсказания зарождений трещин. Для арматуры идеализировано упругопластические соотношение с линейной моделью упрочнения деформации для растягивающих и сжимающих напряжений. Нелинейные уравнения статического равновесия были решены, используя метод последовательных нагружений. Использовали модифицированную постановку метода Ньютона-Рафсона. В этом методе матрица жесткости модифицируется на второй итерации каждого шага нагрузки. На основе этих условий, которые упомянуты выше, написана компьютерная программа для анализа предельной нагрузки пластин и оболочек. Принят конечный элемент с несколькими слоями с учетом геометрической и физической нелинейностью. Программа написана на языке ФОРТРАН. Эта программа названа "Нелинейный анализ" во всей программе “Нелинейного оптимального проектирования”, потому что вся программа этой работы состоит из программы "Нелинейного анализа" и программы "Оптимального расчета", которая тоже была написана здесь. Эти программы объединены вмесге в цикле для получения оптимального проектирования сферических оболочек вращения. В этой работе мы собираемся минимизировать функцию стоимости, чтобы получить минимальные значения переменных показателей оболочки: высота (Ъ), толщина на вершине ^с) и толщина на опоре (Гб). Метод подбора - уменьшение допустимых начальных толщин (& и Щ), пока напряжения и деформации в оболочке не достигают допустимых напряжений при растяжении и допустимых деформаций при сжатии. Этот процесс осуществляется с изменением высоты оболочки (Ъ) от максимальной высоты до минимума. Измерения, которые дают минимальную стоимость, будут рассмотрены как оптимальное решение. Функция стоимости - суммарная стоимость объема оболочки, которая сделана из железобетона, стоимости внешнего и внутреннего отделочных слоев. Эта минимизация должна быть ограничена в соответствии с техническими требованиями безопасности. З.ограничение практической минимальной высоты. Входные данные для программы - постоянная величина пролета оболочки (Э) и переменных процесса оптимизации; начальная высота (Ь), начальная толщина оболочки в вершине (Щ) и начальная толщина в опоре (). Программа оптимального расчета состоит из двух частей. Первая часть называется “НЕЛИНЕЙНЫЙ АНАЛИЗ. Это часть предлагает входные данные: пролет (О), начальную высоту (Ъ), начальную толщину вершины Ос) и начальную толщину опоры (&). Вторая масть - “ОПТИМАЛЬНЫЙ РАСЧЕТ’, которая использует метод подбора. Метод подбора - уменьшение допустимых начальных толщин (1я и 1с), пока деформация и напряжения в оболочке не достигают допустимых деформаций при сжатии и напряжении при растяжении. Это часть предлагасг оптимальный расчет оболочки, т. Ос) и оптимальную толщину в опоре (&), которые являются переменными в функции стоимости. Тогда программа вычисляет стоимость оболочки вращения. Результаты шорой части используются снова как входные данные для первой части “НЕЛИНЕЙНЫЙ АНАЛИЗ”, но с новой величиной высоты оболочки (Ъ) и потом вторая часть “ОПТИМАЛЬНЫЙ РАСЧЕТ’. Этот процесс продолжается по циклонной системе, изменяя стоимость высоты оболочки (Ь) от максимальной высоты (Ъ=0/2) до минимальной высоты =0. О). Екон - коэффициент конструктивного армирования сетки, укладываемой во всей области оболочки. Монолитные купола делают преимущественно гладкими. Оболочки пологих куполов, за исключением приопорных зон, сжаты; их армируют конструктивно-одиночной сеткой (АбЗ) из стержней (1=5. У контура ставят дополнительную меридиальную арматуру (Аз1), рассчитанную по опорному моменту Мо , обычно из стержней (1=6. Ав2), для восприятия местных растягивающих кольцевых усилий Ыф. В нашем исследовании было принято, что арматуры (Аб2) по расчету на Ыф не будет рассматриваться. В Ираке и из-за высокого отношения цен между арматурой к бетону (Ся/Сь«) тогда (Аб! Ме).