Автореферат диссертации (Напряженно-деформированное состояние строительных конструкций из технических тканей с покрытием с учетом модуля сдвига материала)

На правах рукописиКустов Алексей АндреевичНАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕСТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ТЕХНИЧЕСКИХТКАНЕЙ С ПОКРЫТИЕМ С УЧЕТОМ МОДУЛЯ СДВИГАМАТЕРИАЛА05.23.01 – Строительные конструкции, здания и сооруженияАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 20182Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательномучреждениивысшегообразования«НациональныйисследовательскийМосковский государственный строительный университет»Научный руководитель:доктор технических наук, профессорИбрагимов Александр МайоровичОфициальные оппоненты: Михайлов Виталий Витальевичдоктор технических наук, профессор ФГБОУ ВО«Липецкийгосударственныйтехническийуниверситет»,кафедра«Строительноепроизводство», заведующий кафедройУдлер Евгений Михайловичкандидат технических наук, профессор, ФГБОУ ВО«Казанскийгосударственныйархитектурностроительныйуниверситет»,кафедра«Информационныетехнологииисистемыавтоматизированного проектирования», профессоркафедрыВедущая организация:ФГАОУ ВО «Российский университет дружбынародов», г.

МоскваЗащита состоится «26» декабря 2018 г. в 15:00 (по местному времени) назаседании диссертационного совета Д 212.138.04, созданного на базе ФГБОУ ВО«Национальный исследовательский Московский государственный строительныйуниверситет», по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, Зал Ученогосовета.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственногостроительного университета и на сайте www.mgsu.ru.Автореферат разослан «___» ___________ 20__ г.Ученый секретарьдиссертационного советаКаган Павел Борисович3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования.

С 50-х годов ХХ века во всем мирестроительные конструкции из технических тканей с покрытием стали активновнедряться во множество областей человеческой деятельности. Подобныесооружения имеют большое число неоспоримых достоинств (к примеру,архитектурная выразительность, легкость, быстрота монтажа и демонтажа, малыйобъем в транспортном состоянии и др.) и относительно малое количествонедостатков (например, относительно малый срок службы материала, сложностьопределения несущей способности и действующих нагрузок и др.).Увеличение в последнее время количества строительных конструкций изтехнических тканей с покрытием во всем мире требует более полного идетального исследования поведения материала под нагрузкой, работающего всоставе строительных конструкций, с учетом его сложного напряжённодеформированного состояния.

Строительным конструкциям и сооружениям изтехнических тканей с покрытием свойственна геометрическая нелинейность, аматериалу физическая нелинейность, что осложняет аналитические и численныерасчеты подобных конструкций под нагрузкой.Степеньразработанноститемыисследования.Исследованиеммеханических характеристик и поведения технических тканей с покрытием прилабораторных и натурных испытаниях занимались многие отечественные(Ермолов В.В., Шпаков В.П., Куприянов В.Н., Сулейманов А.М., Удлер Е.М.,Шелихов Н.С., Кудрявцева В.И., Орас Р.Э., Михайлов В.В., Хованец В.А.,Хорошилов Е.А., Чесноков А.В., Кривошапко С.Н., Скопенко В.А. и другие) изарубежные (Ambroziak A., Klosowski P., Beccarelli P., Bridgens B., Cherif C.,Colman A., Dinh T., Galliot C., Gosling P., Huntington C., Uhlemann J., Seidel M.,Lewis W., Knippers J., Chen J., Zhang L., Zhang Y., Yingying Z.) и многие другиеученые.

Аналитическими и численными расчетами строительных конструкций изтехнических тканей с покрытием и исследованием напряженно-деформированногосостояния технических тканей с покрытием под различными воздействиямизанимались, как отечественные ученые (Алексеев С.А., Бидерман В.Л., Друзь Б.И.,Григорьев А.С., Магула В.Э., Усюкин В.И., Сулейманов А.М., Михайлов В.В.,Чесноков А.В., Багмутов В.П., Берендеев Н.Н., Каюмов Р.А., Кожанов Д.А.

идругие), так и зарубежные (Фрай Отто, Хауг Э., Харнах Р., Ишии К., Ambroziak A.,Klosowski P., Argyris J., Ballhause D., Boljen M., Bruniaux P., Dinh T., Galliot C.,Kato S., Kawabata S., King M., Kuwazuru O., Lecompte D., Odegard G., Pargana J.,Peng X., Stubbs N., Tabiei A., Vandenboer K., Xue P.), и многие другиеисследователи.Научно-техническая гипотеза. Учет сдвиговой жесткости позволяет полно идостоверноопределитьнапряженно-деформированноесостояниеипрогнозировать поведение строительных конструкций из технический тканей спокрытием.Целью работы является оценка напряженно-деформированного состояния иуточнение методики расчета строительных конструкций из технических тканей спокрытием с учетом модуля сдвига материала.4В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:1.

Выполнить обзор и провести анализ современных отечественных изарубежных методик и результатов лабораторных и натурных испытанийтехнических тканей с покрытием, а также математических моделей, описывающихповедение материала под нагрузкой, работающего в составе строительныхконструкций.2. Провести экспериментальные и численные исследования техническихтканей с покрытием с целью определения основных механических характеристикматериала, необходимых для расчета строительных конструкций из техническихтканей с покрытием.3. Разработать методику экспериментальных исследований строительнойконструкции из технической ткани с покрытием в форме гиперболическогопараболоида при несимметричной равномерно-распределенной нагрузке.4. Разработать методику численных исследований строительной конструкциииз технической ткани с покрытием в форме гиперболического параболоида принесимметричнойравномерно-распределеннойнагрузке,ивыполнитьсопоставление результатов испытаний с численными данными, полученными сиспользованием программного комплекса ANSYS.5.

Изучить влияние модуля сдвига материала на напряженнодеформированное состояние строительной конструкции из технических тканей спокрытием в форме гиперболического параболоида.6. Уточнить методику расчета строительных конструкций из техническихтканей с покрытием с учетом влияния модуля сдвига.Объектом исследования является строительная конструкция из техническойткани с покрытием в форме гиперболического параболоида.Предметом исследования являются напряжения и деформации втехнических тканях с покрытием, работающих в составе строительныхконструкций, с учетом модуля сдвига материала.Научная новизна работы:1. Разработана расчетно-экспериментальная методика по определениюмодуля сдвига в технических тканях с покрытием.2. Результаты экспериментальных и численных исследований напряженнодеформированного состояния строительной конструкции из технической ткани спокрытием в форме гиперболического параболоида.3.

Исследовано влияние модуля сдвига материала на напряженнодеформированное состояние строительной конструкции из технической ткани спокрытием в форме гиперболического гиперболоида.4. Впервые предложена форма образца для лабораторных испытанийтехнических тканей с покрытием при одноосном внеосевом растяжении,позволяющая определить основные механические характеристики материала,необходимые для расчетов строительных конструкций из технических тканей спокрытием.Теоретическая и практическая значимость работы.Проведен всесторонний анализ современных методик и результатовлабораторных и натурных испытаний технических тканей с покрытием, а также5анализ математических моделей, описывающих поведение технических тканей спокрытием под нагрузкой, работающих в составе строительных конструкций, чтопозволило произвести их систематизацию, выявить преимущества и недостатки.По результатам лабораторных испытаний установлены характерныеособенности разрушения технических тканей с покрытием под действиемнагрузок.Изучены качественные и количественные зависимости влияния значениямодуля сдвига на напряженно-деформированное состояние строительныхконструкций из технических тканей с покрытием.По результатам экспериментального и численного исследованиястроительной конструкции из технических тканей с покрытием в формегиперболического параболоида разработаны рекомендации к численным расчетамв программном комплексе ANSYS.Разработана расчетно-экспериментальная методика по определению модулясдвига, позволяющая учитывать его реальное значение при расчетах строительныхконструкций из технических тканей с покрытием.Уточнена методика расчета несущей способности технических тканей спокрытием, работающих в составе строительных конструкций с учетом влияниямодуля сдвига на их напряженно-деформированное состояние.Методология и методы исследования.Методологической основой работы послужила нормативная и научнотехническая отечественная и зарубежная литература, экспериментальные итеоретические данные, полученные отечественными и зарубежными учеными вобласти изучения строительных конструкций, содержащих в своем составетехническую ткань с покрытием в качестве ограждающего и несущего элемента, атакже согласование исходных положений с общепринятыми гипотезами иметодами научных исследований, базирующимися на физических законах сиспользованием общих методов строительной механики, теории упругости,теории расчета мягких оболочек и метода конечных элементов.Основные положения, выносимые на защиту:- расчетно-теоретическая методика по определению значения модуля сдвига втехнических тканях с покрытием;- методика расчета строительной конструкции из технической ткани спокрытием в форме гиперболического параболоида с учетом модуля сдвига;- методика лабораторных испытаний материала при одноосном внеосевомрастяжении;- результаты экспериментальных и численных исследований напряженнодеформированного состояния строительной конструкции из технической ткани спокрытием в форме гиперболического параболоида.Достоверность полученных результатов диссертационной работыподтверждается:- применением известных и апробированных принципов и методовстроительной механики;- проведением лабораторных испытаний технических тканей с покрытием пометодикам нормативных документов;6- использованием в испытаниях экспериментального оборудования иприборов, прошедших метрологическую поверку;- обработкой результатов экспериментов статистическими методами;- применением в численных исследованиях программного комплекса ANSYS;- хорошей сходимостью результатов испытания строительной конструкции изтехнической ткани с покрытием в форме гиперболического параболоида срезультатами численного расчета в ANSYS.Апробация работы.

Основные результаты, полученные в ходедиссертационной работы, докладывались, обсуждались и получили одобрение намеждународных, всероссийских и межвузовских конференциях и семинарах:1. XIX Международная межвузовская научно-практическая конференциястудентов, магистрантов, аспирантов и молодых учёных «Строительство –формирование среды жизнедеятельности», Москва, 27-29 апреля, 2016;2. II Российская научно-практическая конференция "Инженерные технологииMSC Software для высших учебных заведений", Москва, 14 апреля, 2016;3.