Диссертация (792745), страница 2
Текст из файла (страница 2)
При действии расчетных нагрузок7происходит сложное взаимодействие конструкции с окружающей средой, котороеприводит как к изменению формы конструкции, так и к одновременномуизменению самой действующей нагрузки по величине и направлению.Таким образом, расчёт воздухоопорных сооружений имеет достаточнобольшую значимость и требует особой проработки методики решения связанныхзадач.Цель диссертационной работыАнализнапряженно-деформированногосостояниявоздухоопорныхсооружений и нагрузок, действующих на них, на основе расчетов, проводимых сучетом ортотропии свойств материала оболочки, взаимовлияния деформированияоболочки и действующих нагрузок.Для достижения указанной цели решались следующие задачи:1) Анализ нормативных документов и научно-технической литературы порасчету и проектированию воздухоопорных оболочек.2) Изучение способов моделирования ветровых нагрузок на здания исооружения.3) Изучение математических моделей материала мембранных конструкций исплошной среды с целью выбора оптимальных моделей как с точки зренияадекватности описания изучаемых явлений, так и с точки зрения устойчивости искорости вычислительного процесса.4) Разработка методики расчета воздухоопорных оболочек в двустороннесвязанной постановке на действие воздушного потока с использованиемсовременных высокопроизводительных программных средств.5) Верификация разработанной методики путём решения тестовых (имеющихальтернативное решение) двусторонне связанных задач деформирования упругихконструкций, взаимодействующих с окружающей средой.6) Расчетвоздухоопорныхоболочекразличнойформынадействиевнутреннего давления и ветровой нагрузки с использованием разработанной8методики,сопоставлениерезультатовсрезультатамитеоретическихиэкспериментальных исследований других авторов.Научная новизна Построена корректная математическая модель воздухоопорной оболочки сучетом ортотропии и геометрической нелинейности Разработана методика расчета воздухоопорных оболочек в геометрическинелинейной постановке с использованием метода конечных элементов и методаконечных объемов на действие ветрового воздействия. Решены задачи деформирования ортотропных воздухоопорных оболочекразличной формы под действием внутреннего давления и ветровой нагрузки вдвусторонне связанной постановке с использованием разработанной методики. Исследовано влияние величины внутреннего давления на частоты и формысобственных колебаний воздухоопорных оболочек на прямоугольном плане спомощью метода конечных элементов.Практическая значимость работыРасчеты сооружений по разработанной методике позволяют подобратьрациональные параметры эксплуатации воздухоопорных сооружений различнойформы во время опасных погодных явлений (снегопадов, ураганов и пр.), а такжеповысить безопасность подобных конструкций.
Разработанные рекомендациипозволяют оценить прогибы и перемещения воздухоопорных оболочек напрямоугольномпланебезпроведениятрудоемкогоидорогостоящегомоделирования двусторонне связанного поведения оболочки путем обоснованногов данной работе уточнения нормативного распределения ветровой нагрузки поповерхности оболочки.Представленные в диссертационном исследовании результаты могут бытьиспользованы, как проектировщиками воздухоопорных сооружений, так иорганизациями, осуществляющими их эксплуатацию.Положения, выносимые на защитув соответствии с пунктами паспорта специальности:9(1. Общие принципы расчета сооружений и их элементов, 4.
Численныеметоды расчета сооружений и их элементов)1) Разработанная методика численного расчета воздухоопорных оболочек вдвусторонне связанной постановке на действие воздушного потока на основеметода конечных элементов и метода контрольных объемов.2) Результаты численного анализа НДС ортотропных воздухоопорныхоболочек различной формы под действием внутреннего давления и ветровойнагрузки в связанной двусторонней постановке.(8. Исследование нагрузок на сооружения)3) Способ получения уточненной оценки перемещений оболочки на основенесвязанных расчетов.Достоверность полученных результатовДостоверностьполученныхрезультатовиобоснованностьнаучныхположений, выводов и рекомендаций обеспечивается:˗ корректностью постановки задач в рамках теоретических предпосылокстроительноймеханики,механикидеформируемоготвёрдоготела,вычислительной гидродинамики;˗ построением корректных математических моделей;˗ применением апробированных численных методов и использованиемверифицированных программных комплексов;˗ сопоставлением результатов численного решения задач с результатамиэкспериментальных и теоретических исследований других авторов.Апробация работы.Основные результатыработыдокладывалисьнанаучно-техническихконференциях:˗ XIX Международная межвузовская научно-практическая конференциястудентов, магистрантов, аспирантов и молодых учёных «Строительство –формированиесредыжизнедеятельности»,ФГБОУВО«Национальный10исследовательский Московский государственный строительный университет»,Москва, 2016 г.˗ Молодежный международный научно-практический семинар молодыхученых и студентов «Современные исследования в области прикладныхинженерных наук», Федеральное государственное автономное образовательноеучреждение высшего образования «Российский университет дружбы народов»,Москва, 2016 г.˗ VI Международная научная конференция «Задачи и методы компьютерногомоделирования конструкций и сооружений» («Золотовские чтения»), Федеральноегосударственное бюджетное учреждение «Российская академия архитектуры истроительных наук», Москва, 2017 г.˗ XX Международная межвузовская научно-практическая конференциястудентов, магистрантов, аспирантов и молодых учёных «Строительство –формированиесредыжизнедеятельности»,ФГБОУВО«Национальныйисследовательский Московский государственный строительный университет»,Москва, 2017 г.˗ Международная научно-практическая конференция, посвященная 90-летиюсо дня рождения профессора Н.Н.
Леонтьева и 110-летию со дня рожденияпрофессора В.З. Власова, ФГБОУ ВО «Национальный исследовательскийМосковский государственный строительный университет», Москва, 2017 г.˗ 8-я Международная конференция по текстильным композитным материалами надувным конструкциям (8th International Conference on Textile Composites andInflatable Structures) «STRUCTURAL MEMBRANES», Мюнхен, Германия, 2017 г.Публикации.Основные положения диссертации опубликованы в 8 печатных работах, из них3 в рецензируемых научных журналах, входящих в Перечень ВАК РФ:1.
Мокин Н.А. Проведение нелинейных расчетов воздухоопорных оболочек //Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2017. №2. С. 2433 (апрель 2017 г.).112. Ибрагимов А. М., Кустов А. А., Мокин Н. А. Экспериментальное ичисленное исследование напряженно-деформированного состояния техническойткани с покрытием, работающей в составе строительной конструкции в формегиперболического параболоида // Промышленное и гражданское строительство.2018. № 7. С.
35-423. Мокин Н.А., Кустов А.А., Ганджунцев М.И. Численное исследованиесобственных частот и форм колебанийвоздухоопорных сооружений //Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2018. Т. 14. № 4.С. 337–347.2 публикации проиндексированы в международной базе цитирования Scopus:1. Mokin N.A., Kustov A.A., Trushin S.I.
Numerical simulation of an air-supportedstructure in the air flow // 8th International Conference on Textile Composites andInflatable Structures - STRUCTURAL MEMBRANES 2017, p. 383-393 (октябрь 2017г.).2. Kustov A.A., Mokin N.A., Ibragimov A.M. Mechanical properties of technicalcoated fabrics under axial and off-axial tensile tests // 8th International Conference onTextile Composites and Inflatable Structures - STRUCTURAL MEMBRANES 2017, p.100-111 (октябрь 2017 г.).Структура и объем работы.Работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы.Работа изложена на 170 страницах машинописного текста, включающего 12таблиц, 62 рисунка, список литературы из 152 наименований, в том числе 54 наанглийском языке.В первой главе приведено краткое описание конструктивных особенностей,обзоры нормативных документов по проектированию и расчету воздухоопорныхсооружений, а также обзор работ по методам расчета воздухоопорных оболочек,обоснована актуальность и практическая значимость изучаемой темы.Во второй главе приведены основные положения метода конечных элементовприменительно к расчету мягких ортотропных оболочек, обоснован выбор12расчетной модели материала оболочки, записаны основные уравнения механикисплошной среды, а также описана предлагаемая методика численного решениясвязанных задач.В третьей главе представлены результаты решения тестовых задач постатическому и динамическому расчету изотропных и ортотропных упругихмембран, обтекания вязкой несжимаемой жидкостью цилиндра, сопряженногодеформирования упругой пластины и окружающей ее жидкости в режимесвободных колебаний и при обтекании потоком.Вчетвертойглаверешаетсясвязаннаязадачадеформированиявоздухоопорной оболочки сферической формы, на основе сопоставленияэкспериментальных данных с результатами расчетов обоснован выбор моделитурбулентности; далее выполняются расчеты оболочек на прямоугольном плане:определяетсярациональнаяраскройнаяформа,исследуетсязависимостьсобственных частот от величины внутреннего давления, а также в двустороннесвязанной постановке решается задача о деформировании оболочки обтекающимее воздушным потоком; проведен анализ влияния направления потока воздуха нанапряженно-деформированное состояние; далее приводятся рекомендации поупрощенным методам определения прогибов воздухоопорных оболочек приобтекании их воздушным потоком.13ГЛАВА 1.
ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ТЕОРИИ И ЧИСЛЕННЫММЕТОДАМ РАСЧЕТА ВОЗДУХООПОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ1.1. Оболочки в строительствеВоздухоопорныесооруженияпредставляютсобойчастныйслучайоболочечных конструкций строительного назначения. В [53] рассмотрены областиприменения оболочек из различных материалов при возведении зданий исооружений,данырекомендациипоформообразованию,расчетуиконструированию, приведены примеры расчета и конструирования тонкостенныхпокрытий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
