Диссертация (1141565), страница 28

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

Текст из файла (страница 28)

Коэффициенты линейного температурногорасширения для обоих направлений ортотропного материала (вдоль нитей основы и нитей утка)189подбирались таким образом, чтобы натяжение в численном исследовании было равнопредварительному натяжению в испытании.Как и в эксперименте конструкции, нагрузка в численных расчетах была приложенашестью ступенями по 0,25 кПа на половину поверхности гипара в виде несимметричногоравномерно-распределенного загружения (рисунок 4.32).Рисунок 4.32. Задание несимметричной равномерно-распределенной нагрузки в ANSYS(первая ступень загружения 0,25 кПа)В численных экспериментах, имитирующих проведенное испытание конструкции, былииспользованы две модели поведения материала под нагрузкой: физически линейнаяортотропная модель и физически нелинейная ортотропная модель (упруго-пластичнаяортотропнаямодельпокритериютекучестиХилла).Механическиехарактеристикитехнической ткани с покрытием (модули Юнга, коэффициенты Пуассона), используемые вмодели поведения материала под нагрузкой в программном комплексе ANSYS, принимались всоответствии с разделом 2 настоящей работы.

Модуль сдвига материала принимался 25 кН/м,который был определен по разработанной расчетно-экспериментальной методике. Сравнениерезультатов численных расчетов с испытанием конструкции в форме гиперболическогопараболоида приведено в разделе 4.6 диссертационной работы.4.5.Результаты исследования релаксация напряжений в конструкцииВ связи с тем, что релаксация напряжений в строительных конструкциях из техническихтканей с покрытием проявляется в течение некоторого периода времени, то послепредварительного натяжения, конструкция была оставлена без нагружения мешочками с190песком на 50 ч для исследования релаксации напряжений в технической ткани с покрытием.

Втечение этого периода времени производилась 2 раза «подтяжка» конструкции для достижениянеобходимого значения натяжения с помощью талрепов.По результатам исследования релаксации напряжений были построены зависимостиусилий на опорах конструкции по направлению нитей основы и утка от времени (рисунок 4.33).а)б)Рисунок 4.33. Исследование релаксации напряжений в конструкции в формегиперболического параболоида из технической ткани с покрытием в эксперименте понаправлению: а) нитей основы, б) нитей утка191По результатам исследования в диссертационной работе релаксации напряжений вконструкции в форме гиперболического параболоида можно сделать следующие выводы:- релаксация напряжений (около 40% напряжений) интенсивно проявляется впервые 30-40минут сразу после натяжения конструкции;- чем с большим усилием производится предварительное натяжение конструкции, тем сбольшой интенсивностью в начальный этап времени происходит релаксация напряжений;- в целом, релаксация напряжений по двум основным направлениям технической ткани спокрытием (вдоль нитей основы и утка) имеет качественно одинаковый характер.4.6.Сравнение результатов испытания и численного исследования работыстроительной конструкции в форме гиперболического параболоида под нагрузкойНа рисунке 4.34 приведена фотофиксация (с разных ракурсов) деформированнойконструкции из технической ткани с покрытием в форме гиперболического параболоида виспытании и численном эксперименте при несимметричной равномерно-распределеннойнагрузкой, расположенной на половине покрытия конструкции, общим значением 1,5 кПа.а)192б)в)г)д)Рисунок 4.34.

Напряженно-деформированное состояние строительной конструкции изтехнической ткани с покрытием в форме гиперболического параболоида в испытании (а-г) ичисленном эксперименте (д)193На рисунке 4.35 представлено сравнение результатов вертикальных перемещенийисследуемыхточекконструкциимеждуиспытаниемичисленнымирасчетамисиспользованием физической линейной ортотропной модели и физической нелинейнойортотропной модели (упруго-пластичная ортотропная модель по критерию текучести Хилла)поведения материала под нагрузкой.

На рисунке 4.16 показаны характерные сеченияконструкции, вдоль которых были отслежены и вычислены перемещения точек гипара. Также,данные результаты представлены в таблицах 4.1, 4.2 и 4.3 (номера точек идут по сечениямстрого слева направо).194Рисунок 4.35.

Сравнение результатов вертикальных перемещений исследуемых точекконструкции между испытанием и численными расчетами195Таблица 4.1. Сравнение результатов вертикальных перемещений исследуемых точекконструкции по сечению I между испытанием и численными расчетами, ммСечение I (основа)Разница,%-84ANSYS(физически линейнаяортотропная модель)-61.99Разница,%26.2ANSYS(физически нелинейнаяортотропная модель)-97.442-119-68.7942.19-129.518.833-161-54.1766.35-160.270.454-169-29.98682.26-167.171.085-93-14.8584.03-147.7258.8462848.12671.88-55.6198.61746103.97126.0238.3216.70859124.92111.7377.5331.41951116.25127.9473.0443.22103782.867123.9650.3936.19112758.027114.9134.6428.30№Эксперимент116.00Таблица 4.2.

Сравнение результатов вертикальных перемещений исследуемых точекконструкции по сечению II между испытанием и численными расчетами, ммСечение II (уток)ANSYSРазница,(физически линейная%ортотропная модель)-107.9812.92ANSYS(физически нелинейнаяортотропная модель)-112.76Разница,%№Эксперимент1-1242-150-124.3517.10-135.059.973-169-127.6224.49-145.3713.984-138-81.60840.86-115.716.165-621.344197.83-70.5613.816748.126587.51-55.61694.437-752.352896.86-70.755.678-159-78.35650.72-114.5927.939-181-125.5730.62-143.720.6110-168-121.7427.54-132.5621.1011-134-104.8121.78-109.7618.099.06196Таблица 4.3.

Сравнение результатов вертикальных перемещений исследуемых точекконструкции по сечениям III, IV и V между испытанием и численными расчетами, ммСечение III-IIIANSYS (физическиРазница,ортотропная%линейная модель)-140.3837.61ANSYS (физическинелинейнаяортотропная модель)-198.98№точкиЭксперимент1-225.002-186.00-87.2453.10-186.460.253-62.001.3497.84-70.5613.814-3.0062.771992.3322.07635.6754.0062.261457.50Сечение IV-IVANSYS (физическиРазница,ортотропная%линейная модель)-186.9933.2232.89722.25ANSYS (физическинелинейнаяортотропная модель)-210.94Разница,%11.56№точкиЭкспериментРазница,%1-280.002-138.00-81.6140.86-115.716.163-50.00-6.1987.62Сечение V-V-30.6138.78№точкиЭксперимент1-283.00ANSYS (физическиортотропнаялинейная модель)-203.392-169.003-75.0024.6628.13ANSYS (физическинелинейнаяортотропная модель)-209.01-127.6224.49-145.3713.98-52.6829.76-73.811.59Разница,%Разница,%26.14На рисунке 4.36 показаны перемещения характерных точек конструкции из техническойткани с покрытием в форме гиперболического параболоида в численных исследованиях сприменением физически линейной и нелинейной ортотропной модели поведения материала поднагрузкой.197а)б)Рисунок 4.36.

Перемещения характерных точек конструкции в численных исследованиях сприменением: а) физически линейной ортотропной модели, б) физически нелинейнойортотропной модели (упруго-пластичная ортотропная модель по критерию текучести Хилла)На рисунке 4.37 представлено сравнение результатов усилий на опорах конструкциимежду испытанием и численными расчетами с использованием физической линейнойортотропной модели поведения материала под нагрузкой и физической нелинейнойортотропной модели (упруго-пластичная ортотропная модель по критерию текучести Хилла).198Также, данные результаты представлены в таблицах 4.4 и 4.5. Схема расположенияисследуемых опор конструкции показана на рисунке 4.22. За опоры №1 и №2 приняты опорысогласно размещению датчика силы (по направлению нитей основы) и динамометра (понаправлению нитей утка) соответственно (рисунок 4.22).а)б)Рисунок 4.37. Сравнение усилий на опорах конструкции в форме гиперболическогопараболоида между испытанием и численными расчетами: а) опора №1, б) опора №2199Таблица 4.4.

Сравнение усилий на опоре №1 конструкции из технической ткани с покрытием,кНОпора №1 (по направлению нитей основы)Ступень загруженияЭкспериментANSYS (физически линейнаяортотропная модель)ANSYS (физически нелинейнаяортотропная модель)01234562,883,684,465,215,876,767,523,063,564,154,805,526,277,033,153,483,894,435,065,716,38Таблица 4.5. Сравнение усилий на опоре №2 конструкции из технической ткани с покрытием,кНОпора №2 (по направлению нитей утка)Ступень загружения01234562,802,652,602,502,502,472,45ЭкспериментANSYS (физически линейная3,052,772,582,462,422,412,43ортотропная модель)ANSYS (физически нелинейная3,092,662,332,162,102,122,17ортотропная модель)Располагая в исследуемых точках значениями деформаций, вычисленных с помощьютензорезисторов, можно вычислить нормальные и касательные напряжения с помощьювыражений (1.4), преобразованных в следующий вид:x Ex ( x   y   y ),Ey ( y   x   x ),1  x  yy 1  x  y xy  G   xy .гдеx- нормальные напряжения по направлению нитей основы, y - нормальные напряжения по направлению нитей утка, xy - касательные напряжения,x- деформации по направлению нитей основы, y - деформации по направлению нитей утка, xy - сдвиговые деформации,(4.5)200x- коэффициент Пуассона по направлению нитей основы, y - коэффициент Пуассона по направлению нитей утка,Ex - модуль Юнга по направлению нитей основы,E y - модуль Юнга по направлению нитей утка,G - модуль сдвига.Сдвиговая деформация xy была вычислена по выражению (4.3) для каждой ступенинагружения в исследуемых точках конструкции.На рисунке 4.38 и в таблицах 4.6 и 4.7 представлено сравнение результатов значений,полученных в испытании и численном эксперименте.

Сопоставление результатов представленона примере одной из интересующих точек конструкции – точка №4 согласно рисунку 4.18.Эквивалентные напряжения в технической ткани с покрытием вычислялись с помощьюследующего выражения: eq   x2   y2   x y  3 xy2(4.6)Таблица 4.6. Сравнение результатов значений деформаций, полученных в испытании ичисленном эксперименте с нелинейной ортотропной моделью, для точки №4x1Ступень загружения23456Эксперимент0.001691ANSYS0.000879Эксперимент0.003315ANSYS0.002028Эксперимент0.004021ANSYS0.003488Эксперимент0.004736ANSYS0.005269Эксперимент0.005696ANSYS0.007391Эксперимент0.006901ANSYS0.010980Разница,%48.0238.8313.27y0.0018390.0020280.0031660.0037270.007551Разница,%12.2317.7230.550.00524411.2629.7659.110.0076340.0066140.0081840.0080730.0092000.010609 xy0.0026400.0023100.0029480.0026660.003234Разница,%12.499.5881.260.00606013.361.3615.320.0033820.0020910.0003630.0048590.0068800.00823438.1833.9719.68201Разница,x%Средняя разница, %yРазница,-15.0833.37% xyРазница,-32.53%Таблица 4.7.

Характеристики

Список файлов диссертации