Автореферат диссертации (1141564), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Молодежный международный научно-практический семинар молодыхученых и студентов «Современные исследования в области прикладныхинженерных наук», Москва, 6-8 декабря, 2016;4. II Международная научно-практическая конференция "Инженерныетехнологии MSC Software для высших учебных заведений", Москва, 19 апреля,2017;5. XX Международная межвузовская научно-практическая конференциястудентов, магистрантов, аспирантов и молодых учёных «Строительство –формирование среды жизнедеятельности», Москва, 26-28 апреля, 2017;6. Международная конференция Structural Membranes 2017 VIII InternationalConference on Textile Composites and Inflatable Structures, Munich, Germany, 9-11October, 2017.В полном объеме работа была заслушана и одобрена на заседании НТС НИУМГСУ (выписка из протокола №6 от 28.05.2018 г.).Внедрение результатов исследований.

Результаты работы применены впроектной и практической деятельности организации ООО ПСБ «ВЕРТЕКО» припроектировании тентового навеса в форме гиперболического параболоидаразмерами 15х15 м в плане для площадки отдыха в пионерском лагере Артек,Крым.Соответствие диссертации паспорту научной специальности.

Результатыдиссертационной работы соответствуют 3 пункту паспорта научнойспециальности 05.23.01 «Строительные конструкции, здания и сооружения»:3. Создание и развитие эффективных методов расчета и экспериментальныхисследований вновь возводимых, восстанавливаемых и усиливаемыхстроительных конструкций наиболее полно учитывающих специфику воздействийна них, свойства материалов, специфику конструктивных решений и другиеособенности.Личный вклад автора заключается в постановке задачи, разработкеметодик постановки и проведения экспериментальных и численных исследований;7оценке их результатов; разработке расчетно-экспериментальной методики поопределению значения модуля сдвига в технических тканях с покрытием.Публикации.

Основные положения диссертационной работы опубликованыв 13 печатных работах, из них 5 публикаций в российских рецензируемыхнаучных журналах согласно перечню ВАК и 3 публикации в изданиях,индексируемых международной реферативной базой цитирования SCOPUS.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав,заключения, списка литературы и 4 приложений. Работа изложена на 246страницах машинописного текста, включающего 15 таблиц, 147 рисунков ифотографий, список литературы из 270 наименований, в том числе 166иностранных.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность выбранной темы работы, определеныобъект и предмет исследования, цели и задачи, предложена научно-техническаягипотеза, обозначена новизна и практическая значимость работы.В первой главе представлены основные виды и области применениястроительных конструкций из технических тканей с покрытием, их основныедостоинства и недостатки, а также приведен современный отечественный изарубежный опыт проектирования подобных конструкций.

Описаныэксплуатационные свойства современных технических тканей с покрытием,применяемых в строительных конструкциях, их строение и состав, технологияизготовления материала. Рассмотрены три основные теории расчета строительныхконструкций из технических тканей с покрытием: безмоментная теория оболочек,теория больших деформаций мягких оболочек, техническая теория мягкихоболочек (теория малых деформаций). Показаны основные виды напряженнодеформированного состояния материала, работающего в составе строительнойконструкции, представлен механизм возникновения касательных напряжений втехнических тканях с покрытием.Проведенный анализ научный исследований по аналитическим и численнымрасчетам строительных конструкций из технических тканей с покрытием показал,что зачастую модулем сдвига материала пренебрегают (то есть игнорируюткасательные напряжения).

При расчетах строительных конструкций изтехнических тканей с покрытием принимается гипотеза о плоском напряженнодеформированном состоянии, поскольку толщина материала мала по сравнению сразмерами конструкции в плане. Согласно стандарту ASCE 55-16 физическиесоотношения записывается в следующем виде: w   C11 C12 0   w     f    C21 C22 0   f    00 C66   wf  wf   C 11 E1E2 2E 1 1E 2, C 22 , C 12 , C 21 , C 66  G 12 .1   1 21   1 21   1 21   1 2(1)(2)где  - нормальные напряжения,  - касательные напряжения,  - деформации,  сдвиговые деформации, C - коэффициенты в физических соотношениях,определяющие зависимость между напряжениями и деформациями, E - модуль8Юнга, G - модуль сдвига,  - коэффициент Пуассона; индекс 1 - принят длявеличин в направлении нитей основы, 2 - для величин в направлении нитей утка.Как видно из выражений (1) и (2), касательные напряжения прямопропорциональны значению модуля сдвига материала.

Игнорированиекасательных напряжений или использование некорректного значения модулясдвига при проектировании часто приводит к неправильной оценке напряженнодеформированного состояния технической ткани с покрытием, работающей всоставе строительных конструкций.В большинстве последних исследований в этой области зарубежнымиучеными (Bridgens B.N., Colman A.G., Chen S., Dinh T.D., Ding X., Gosling P.D.,Galliot C., Luchsinger R.H., Yi H., Zhang L.) показана важность учета модуля сдвигапри расчете строительных конструкций и сооружений из технических тканей спокрытием, поскольку в некоторых случаях неучет касательных напряжений ведетк завышенной прочности материала, полученной расчетным путем.

Также,недостаточно изучен вопрос о влиянии значения модуля сдвига на напряженнодеформированное состояние технических тканей с покрытием, работающих всоставе строительных конструкций.Проведенный анализ теоретических и экспериментальных исследованийпозволил сформулировать цели и задачи работы.Во второй главе представлен анализ практически всех существующихотечественных и зарубежных современных методик, и результатов лабораторныхи натурных испытаний технических тканей с покрытием, который позволилпроизвести их систематизацию и выявить преимущества и недостатки.Модуль сдвига наряду с модулем Юнга и коэффициентом Пуассона являетсяодной из главных механических характеристик технической ткани с покрытием.Особое внимание в работе уделено методикам и результатам испытанийтехнических тканей с покрытием для определения значения модуля сдвигаматериала.

Основной общий недостаток существующих проанализированныхметодик – трудоемкость проведения исследований и необходимость наличияспециального испытательного оборудования. Поэтому, назрела необходимость всоздании более простой в физическом понимании и инженерном исполнениирасчетно-экспериментальной методики для определения значения модуля сдвига втехнических тканях с покрытием.Одной из основных задач работы была разработка усовершенствованнойметодики проведения лабораторных испытаний с целью использования ее, вкачестве составляющей части предложенной расчетно-экспериментальнойметодики по определению значения модуля сдвига в технических тканях спокрытием.

Как правило, производитель материала не приводит в своихтехнических каталогах значение модуля сдвига. Это ведет к невозможностикорректного численного моделирования работы технических тканей с покрытиемпод нагрузкой и неадекватному проектированию строительных конструкций исооружений. В отечественной литературе практически не встречаютсяисследования поведения материала при внеосевом растяжении с углами 15°, 30°,45°, 60°, 75° (0° - направление вдоль нитей основы, 90° - вдоль нитей утка), анеобходимость в этом исследовании существует, так как, в реальных9конструкциях возможно воздействие растягивающих усилий под некоторым угломк нитям.

Также, необходима оценка предельной разрывной прочности прирастяжении технической ткани с покрытием под разными углами, так как втехнических каталогах на материал эти данные отсутствуют.В работе были проведены лабораторные испытания при одноосном осевом ивнеосевом растяжении, а также при двухосном растяжении со сдвигом двухразных видов технических тканей с покрытием, изготовленных по технологииPrecontraint (французская компания Serge Ferrari) и без нее (немецкая фирмаMehler). При изготовлении технических тканей с покрытием компания SergeFerrari применяет запатентованную технологию Precontraint (сбалансированное ипостоянное натяжение нитей основы и утка перед нанесением полимерногопокрытиянатекстильнуюоснову), котораясущественноснижаетдеформативность материала по направлению нитей утка по сравнению сматериалом, изготовленным без данной технологии.

В зарубежной литературеподобному исследованию посвящена единственная работа Zhang Y.В проведенных лабораторных экспериментах испытательное оборудованиепредставляло собой разрывную машину (рисунок 1). Оптический методкорреляции цифровых изображений был выбран для измерения полейперемещений точек и деформаций на поверхности технических тканей спокрытием, а также для вычисления коэффициента Пуассона (рисунок 2). Приодноосном внеосевом растяжении данный метод не приемлем в связи сзакручиванием образцов, возникающем уже в самом начале эксперимента, чтообъясняется особенностью структуры технических тканей с покрытием.Рисунок 1. Общий вид разрывной машины влабораторных испытанияхРисунок 2.

Измерение полей перемещенийна поверхности образца с помощью методакорреляции цифровых изображенийПодготовка образцов и методика проведения испытаний при одноосномосевом растяжении была выполнена в соответствии с ГОСТ 30303-95 «Ткани срезиновым или пластмассовым покрытием. Определение разрывной нагрузки иудлинения при разрыве».В нормативных документах отсутствует методика испытания при одноосномвнеосевом растяжении технических тканей с покрытием. По результатампредварительных лабораторных испытаний была найдена форма образца,основным критерием качества которой служил характер разрушения материала. Внаучной литературе выделают три основных вида разрушения технических тканейс покрытием при одноосном внеосевом растяжении: разрыв нитей, вытягивание10нитей из покрытия и комбинированный. Все указанные виды разрушения былиполучены на образцах в форме гантели с размерами в узкой (средней) частиобразца 20х100 мм (рисунок 4).

Характеристики

Список файлов диссертации