Напружено-деформований стан сталевих конструкцій з пружними суцільними та перервними фланговими зварними швами - Автореферат

Завдяки цьому розрахунки прокатних та зварних сталевих конструкцій за першим і другим граничними станами співпадають, за винятком того, що стиснуті елементи складених перерізів зварних конструкцій додатково перевіряють на місцеву стійкість, а також додатково розраховують зварні шви. Вважаючи зварні шви абсолютно жорсткими, вона не дозволяє теоретично визначати місця концентрації, максимальні значення та характер розподілу зсуваючих та поперечних погонних зусиль та відповідних напружень у флангових швах по їх довжині, вплив на ці зусилля значень катетів швів та жорсткостей зварюваних між собою елементів зварних конструкцій та їх зєднань ; не дозволяє розраховувати ефективні зварні конструкції з перервними швами і т. ін. Актуальність теми полягає у тому, що приймаючи зварні шви податливими, стає можливим відмовитися від умови цільності складених поперечних перерізів, і розглядати зварні конструкції у їх розрахункових схемах як контактні задачі для окремих шарів складених стержнів, якими є елементи зварних конструкцій. Для досягнення поставленої мети сформульовані для вирішення наступні задачі: - побудувати теоретичні розвязки задач про НДС 2-х та 3-х шарових складених стержнів з урахуванням пружно податливої роботи їх звязків не тільки у поздовжньому, як це мало місце у попередніх дослідженнях, а і у поперечному напрямках; це дозволить значно розширити клас задач по визначенню НДС сталевих конструкцій з урахуванням пружної податливості зварних швів, де граничні умови необхідно формулювати для кожного шару складеного стержня окремо; скласти методику по урахуванню пружної податливості флангових зварних швів у роботі сталевих конструкцій та впровадити її у розрахунки НДС конкретних зварних конструкцій та їх зєднань, розрахункові схеми яких можна представити 2-х та 3-х шаровими складеними стержнями.У першому розділі дана оцінка існуючій методиці розрахунку сталевих зварних конструкцій та відмічено її недоліки. проведено аналіз існуючих підходів до вирішення проблеми по урахуванню податливості флангових зварних швів у роботі сталевих конструкцій. Зазначено, що на сьогоднішній день вирішення даної проблеми рухається у двох головних напрямках: - із створенням кінцево-елементних моделей сталевих конструкцій, що включають в себе фактичні області зварних швів, і розвязком просторових задач теорії пружності за допомогою метода кінцевих елементів (МКЕ); За умови пружної роботи звязків (швів) погонні зусилля, що в них виникають, є прямо пропорційними взаємним зсувам сусідніх шарів та деформаціям їх зближення-віддалення (розтягу-стиску) у поперечному напрямку. Ці розвязки включають у себе: складання диференційних та алгебраїчних рівнянь, що описують НДС та умови взаємодії окремих шарів складених стержнів; отримання вирішуючих систем диференційних рівнянь задачі у звичайних похідних у нормальному вигляді; масштабування цих систем з метою підвищення стійкості отримуваного результату; алгоритми чисельного інтегрування вирішуючих систем чисельним методом початкових параметрів у поєднанні із процедурою ортогоналізації по С.К. Годунову. У залежностях (6) та (7) маємо наступні позначення: Т12, Т23 - поздовжні зсуваючі погонні зусилля у швах відповідно між 1-им і 2-им та між 2-им і 3-им шарами; S12, S23 - погонні поперечні зусилля у швах; , К23 - коефіцієнти жорсткості швів на зсув в подовжньому напрямку; , Е23 - коефіцієнти жорсткості швів на розтяг-стиск в поперечному напрямку.Побудовано теоретичні розвязки задач про НДС 2-х та 3-х шарових складених стержнів з урахуванням пружно податливої роботи їх звязків не тільки у поздовжньому, а і у поперечному напрямках; тим самим створено теоретичну базу для розвязання значного класу задач по визначенню НДС сталевих конструкцій, що можуть бути змодельовані 2-х та 3-х шаровими складеними стержнями з пружно податливими звязками, де граничні умови необхідно формулювати для кожного шару складеного стержня окремо. Теоретично, за допомогою методу кінцевих елементів, визначено коефіцієнти жорсткості зварних кутових швів з катетами 4, 6 та 8мм при їх розтязі - стиску у поперечному напрямку у залежності від величин їх катетів та розмірів щілин між зєднуваними елементами. Проведено експериментальні дослідження по визначенню НДС зварної двотаврової балки з перервними поясними швами. Теоретично задачу про НДС експериментальної балки вирішено двома шляхами: за допомогою залежностей, отриманих у розділах 2 і 3; шляхом побудови кінцево-елементної моделі експериментальної балки та її розрахунку на міцність і стійкість за допомогою програмного комплексу SCAD. Складено методику по урахуванню пружної податливості флангових зварних швів у роботі сталевих конструкцій, за допомогою якої практично можливо виконувати розрахунки НДС конкретних зварних конструкцій та їх зєднань, розрахункові схеми яких можна представити 2-х та 3-х шаровими складеними стержнями, з урахуванням пружної податливості зварних швів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ