Диссертация (792745), страница 22
Текст из файла (страница 22)
В случаеобразования складок или резких изменений напряжений требуется зановопроизвести поиск рациональной формы оболочки.3) Расчет оболочки на совместное действие избыточного давления и ветра.Поскольку контакт оболочки с жесткими конструкциями как правилоприводит к разрушению оболочки, расчет производится на действие расчетнойветровой нагрузки w, определяемой по формулам СП 20.13330.2016 для данноговетрового района. Далее вычисляется соотношение ψ = p/w, соответствующееминимальному эксплуатационному давлению (150 Па или по паспортусооружения).
Минимальное внутреннее давление не рекомендуется назначатьменее 0.4w.153Распределение аэродинамического коэффициента по поверхности оболочкиследует принимать на основе результатов экспериментальных исследований,проводимых с учетом аэроупругих явлений или на основе результатов проведениядвусторонне связанных расчетов.Для оболочек на прямоугольном плане следует рассмотреть два случаянаправления ветра – вдоль короткой стороны, а также под углом к ней 30°.Для предварительной оценки горизонтальных перемещений оболочек напрямоугольном плане допускается применять следующую формулу:wf 0.06 r ,pгде r – средний радиус кривизны среднего поперечного сечения оболочки,определяемый для начального состояния, м.Твердые предметы необходимо располагать на расстоянии от оболочки вдвоепревышающем величину расчетных перемещений.Если воздухоопорное сооружение оснащается системой автоматическойповышения избыточного давления, то ее включение должно происходить придостижении скоростью ветра вблизи оболочки величины, соответствующейскоростному напору равному 0.7w.
Повышение давления под оболочкойрекомендуется производить до величины не менее 0.6w. В этом случае, расчетперемещений оболочки выполняется на действие ветровой нагрузки и внутреннегодавления равного 0.6w, после чего определяется безопасная область внутриоболочки, отстоящая от поверхности оболочки на удвоенную величинумаксимальных расчетных перемещений.4.4. Выводы по главе 41. Показано, что при больших скоростях потока и низком внутреннемдавлении учет деформаций оболочки приводит к изменению распределения154аэродинамического коэффициента и, как следствие этого, изменению НДСоболочки.2.
ПрименениерезультатовсSST-моделипоказываетэкспериментальныминаилучшуюданнымисогласованностьсредирассмотренныхполуэмпирических RANS-моделей турбулентности, что согласуется с данными излитературных источников.3. Решена задача по отысканию формы оболочки на прямоугольном плане.Рациональностьвыбраннойформыподтвержденарасчетомнадействиевнутреннего избыточного давления.4.
Выполнено численное исследование собственных частот и форм колебанийвоздухоопорной оболочки на прямоугольном плане размером 20х50 м. Выявленапрактически линейная зависимость между величиной внутреннего давления иквадратами собственных частот, что соответствует данным из литературныхисточников, и тем самым говорит о правильности решения задачи.5. Для оболочки на прямоугольном плане получены результаты расчета как всвязанной двусторонней постановке для различных направлений ветрового потока(0, 15 и 30 к поперечной оси симметрии оболочки) при соотношенияхвнутреннего давления и скоростного напора от 0.39 до 0.61, так и в несвязаннойпостановке, без учета деформаций оболочки.6.
Составлены рекомендации в нормативные документы по проектированиювоздухоопорных сооружений и назначению нагрузок, которые позволяютиспользоватьупрощенныеинженерныеметодикиоценкиперемещенийвоздухоопорных оболочек без проведения связанных двусторонних расчетов.155ЗАКЛЮЧЕНИЕОсновные результаты работы заключаются в следующем:1.
Построена корректная математическая модель воздухоопорной оболочки сучетом ортотропии и геометрической нелинейности.2. Разработана методика расчета воздухоопорных оболочек в геометрическинелинейной постановке с использованием метода конечных элементов и методаконечных объемов при обтекании оболочки потоком воздуха.3. Выполнена валидация и верификация предложенной методики намодельных задачах, для которых в научной литературе представлены результатыэкспериментальных исследований.4.
Исследовано влияние величины внутреннего давления на частоты и формысобственных колебаний воздухоопорных оболочек на прямоугольном плане спомощью метода конечных элементов.5. Решены задачи деформирования ортотропных воздухоопорных оболочекразличной формы при действии внутреннего давления и внешнего потока воздухав двусторонне связанной постановке с использованием разработанной методики.6.
Представленные в диссертационном исследовании результаты могут бытьиспользованы, как проектировщиками воздухоопорных сооружений, так иорганизациями, осуществляющими их эксплуатацию.Рекомендации и перспективы дальнейшей разработки темы: проведение расчетов обтекания воздухоопорных оболочек с учетомокружающей застройки и уточненных характеристик турбулентности набегающегопотока; проведение численного моделирования сжатого воздуха, расположенного вподоболочечном пространстве воздухоопорных оболочек с применением методаконечных объемов; численное моделирование оболочек с тросовым усилением, а также с учетомналичия сварных и монтажных швов.156СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.Абросимов Н.А.
Методика построения разрешающей системы уравненийдинамического деформирования композитных элементов конструкций.Учебно-методическое пособие. – Н. Новгород: НИУ ННГУ им. Лобачевского,2010. – 40 с.2.АлексеевС.А,ГоловановЕ.В.,СмирновA.M.Экспериментальноеисследование нагрузок на сферические оболочки, создаваемых воздушнымпотоком // Расчет пространственных конструкций. – 1970. – Вып. XIII. – С.206-2103.АлексеевС.А.Основыобщейтеориимягкихоболочек//Расчетпространственных конструкций. – 1967.
– Вып. XI. – С. 31-524.Амбарцумян С.А. Общая теория анизотропных оболочек. – М.: Наука, 1974. –448 с.5.АфанасьеваИ.Н.Адаптивнаяметодикачисленногомоделированиятрехмерных динамических задач строительной аэрогидроупругости: дис. …канд. техн. наук: 05.13.18 / Афанасьева Ирина Николаевна. – М., 2014. – 200 с.6.Бате К.-Ю. Методы конечных элементов.
– М.: Физматлит, 2010. – 1024 с.7.Бейлин Д. А., Поляков В. П., Шмырева В. Н., Яковлев В.А. Использованиестереофотограмметрическогометодадляисследованиянапряженно-деформированного состояния мягкой оболочки сферической формы в потокевоздуха // Ученые записки ЦАГИ. – 1982. – №6. – С.
66-76.8.Белов И.А., Исаев С.А. Моделирование турбулентных течений. – СПб.: Балт.гос. техн. ун-т., 2001. – 108 c.9.Белостоцкий А.М., Акимов П.А., Афанасьева И.Н. Вычислительнаяаэродинамика в задачах строительтсва. – М.: Издательство АСВ, 2017. – 720 с.10. Бирбраер А.Н., Роледер А.Ю. Экстремальные воздействия на сооружения –СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2009.
− 594 с.15711. Бозняков Е.И., Афанасьева И.Н., Белостоцкий А.М. Численное моделированиеаэроупругих колебаний тонкостенных оболочек в трехмерном воздушномпотоке. Часть 1: Верификация механической конечно-элементной модели //International Journal for Computational Civil and Structural Engineering /Международныйжурналпорасчетугражданскихистроительныхконструкций.
2016. Volume 12, Issue 2. С. 75-85.12. Бруяка В.А., Фокин В.Г., Солдусова Е.А., Глазунова Н.А., Адеянов И.Е.Инженерный анализ в ANSYS Workbench. – Самара: Самар, гос. техн. ун-т,2010. – 271 с.13. Бугримов А.Л., Васильченко А.Г., Леонов С.В. Методы инженерного расчетаи математического моделирования работы парашютов // Вестник МГОУ.Серия «Физика - Математика». – 2011.
– № 3. – С. 90-96.14. Вальгер С.А. Создание вычислительных технологий для расчета ветровых иударно-волновых воздействий на конструкции: дис. … канд. физ.-мат. наук:05.13.18 / Вальгер Светлана Алексеевна. – Новосибирск, 2016. – 220 с.15. Вальгер С.А., Федоров А.В., Федорова Н.Н. Моделирование несжимаемыхтурбулентных течений в окрестности плохообтекаемых тел с использованиемПК ANSYS // Вычислительные технологии. – 2013. – Т. 18.
– № 5. – С. 27–40.16. Вольмир А.С. Нелинейная динамика пластинок и оболочек.. – М.: Наука, 1972.– 432 с.17. Гагарин В.Г., Гувенюк С.В., Кубенин А.С. О достоверности компьютерныхпрогнозов при определении ветровых воздействий на здания и комплексы //Жилищное строительство. – 2014. – № 7. – С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
