Підвищення стійкості стиснутих елементів ферм із куткових профілів локальними термічними впливами - Автореферат

розроблення методики і проведення експериментальних досліджень щодо визначення різними методами залишкового напружено-деформованого (далі залишкового) стану, що виникає в кутках після виконання ЛТВ; Предметом досліджень є залишкові напруження, що виникають у стиснених елементах ферм із кутків після виконання ЛТВ шляхом наплавлення зварних швів, і вплив їх на стійкість. Їх складовими є: добір, вивчення й аналіз літературних джерел, на підставі яких сформульовані мета і завдання роботи; обґрунтування доцільності виконання теоретичних і експериментальних досліджень залишкового стану, що виникає в елементах із кутків після ЛТВ, впливів залишкових напружень на роботу конструкцій. Застосування руйнівних методів дозволяє визначити розподіл залишкових деформацій в елементах шляхом вимірів переміщень, спричинених звільненням елементів конструкцій із залишковим напруженим станом. Наукову новизну одержаних результатів становлять: - методика розрахунку необхідної кількості теплової енерґії для створення в елементах оптимального з позицій підвищення стійкості розподілу залишкових напружень за мінімальних залишкових прогинів;Відзначено, що, незважаючи на достатню кількість пропозицій, відсутня інженерна методика визначення залишкових напружень у кутках після наплавлення зварних швів по крайках, придатна для наступних розрахунків на стійкість. Розроблено методику визначення залишкового стану в перерізах звальцьованих кутків після ЛТВ і методику оцінювання стійкості стиснених елементів із кутків з урахуванням впливу залишкових напружень. Обчислюють розміри зон залишкових розтягувальних (на крайках і на обушку ) напружень; величини середніх стискальних і розтягувальних і напружень в перерізі. У третьому розділі наведено результати експериментальних досліджень залишкових напружень у кутках після ЛТВ шляхом наплавлення зварних швів. У ході досліджень було визначено розподіл залишкових напружень після виконання ЛТВ, побудовані епюри залишкових деформацій і напружень у перерізах зразків - стрижнів з одиночних кутків - і прогини (вигини) стрижнів.Розроблена методика і проведені експериментальні дослідження залишкового стану, що виникає в кутках після виконання ЛТВ шляхом наплавлення зварних швів. Одержані дані підтвердили припущення про виникнення в кутках після наплавлення зварних швів оптимального, з позиції підвищення стійкості стиснених елементів, розподілу залишкових напружень. Розроблена методика визначення необхідної кількості теплової енерґії, що вводиться в елемент після виконання ЛТВ, з урахуванням залишкових деформацій. Розроблена методика і проведені експериментальні дослідження щодо оцінювання залишкових напружень, що виникають у кутках після виконання ЛТВ, на стійкість стиснених елементів. Підвищення стійкості спостерігалося для елементів таврового і хрестового профілів, а також елементів з одиночних кутків у діапазоні гнучкостей Підвищення стійкості елементів складеного перерізу внаслідок оптимального розподілу залишкових напружень становить (10 - 35) %, а для елементів із одиночних кутків - до 60%.

ОСНОВНИЙ зміст РОБОТИ

1. Розроблена методика і проведені експериментальні дослідження залишкового стану, що виникає в кутках після виконання ЛТВ шляхом наплавлення зварних швів. Одержані дані підтвердили припущення про виникнення в кутках після наплавлення зварних швів оптимального, з позиції підвищення стійкості стиснених елементів, розподілу залишкових напружень. Дослідження залишкового стану виконувалися руйнівним і неруйнівним методами. Зроблено висновок про доцільність продовження таких досліджень, особливо для обєктів, що перебувають в експлуатації (проведення технічної діагностики стану конструкцій).

2. Розроблена методика визначення необхідної кількості теплової енерґії, що вводиться в елемент після виконання ЛТВ, з урахуванням залишкових деформацій. Методика (на відміну від відомої, розробленої М.О. Окербломом для двотаврових елементів) дозволяє за заданої величини відносного прогину визначити параметри технологічного процесу зварювання, тобто підібрати діаметр електрода, напругу і силу струму. Порівняння результатів аналітичного визначення вигинів після ЛТВ із даними, одержаними експериментальним шляхом, свідчать про досить високу збіжність результатів, тобто зразки після наплавлення швів практично не мали вигину.

3. Розроблена методика і проведені експериментальні дослідження щодо оцінювання залишкових напружень, що виникають у кутках після виконання ЛТВ, на стійкість стиснених елементів. Одержані в ході проведення експериментальних досліджень дані підтвердили можливість підвищення стійкості стиснених елементів з кутків тільки внаслідок оптимального розподілу залишкових напружень. Підвищення стійкості спостерігалося для елементів таврового і хрестового профілів, а також елементів з одиночних кутків у діапазоні гнучкостей Підвищення стійкості елементів складеного перерізу внаслідок оптимального розподілу залишкових напружень становить (10 - 35) %, а для елементів із одиночних кутків - до 60%.

У ході експериментальних досліджень установлено негативні впливи стискальних напружень, що виникають у полицях кутків у місцях приварювання сполучних пластин, і викладено пропозиції щодо усунення такого виду залишкового стану (рекомендується наплавляти шви на крайках полиць на довжині, яка дорівнює 3 b, де b - ширина сполучної пластини).

4. Розроблена методика аналітичного визначення залишкового стану, що виникає в кутках після попереднього напруження ЛТВ. Методика базується на гіпотезах і припущеннях, зазвичай використовуваних за розвязання аналогічних задач. Порівняння результатів визначення залишкового стану після ЛТВ із даними розрахунків свідчить про їх досить близький збіг.

5. Розроблена методика оцінювання впливу залишкового стану на стійкість елементів з куткових профілів. Порівняння результатів аналітичного визначення величин тримальної здатності і експериментальних даних свідчать про високий збіг результатів (середня величина відношення , а середньоквадратичне відхилення - ).

6. Результати роботи були використані під час підготовки навчального посібника і під час проектування низки обєктів міста Алчевська Луганської області.

1. Голоднов А.И., Козлов С.В. Методика определения внутренних напряжений в сечении прокатного уголка // Металлические конструкции (Доклады на VII Украинской научно-технической конференции). -Днепропетровск: ОАО ДЗМК им. И.В. Бабушкина, 2000. - C. 60 - 62. (автору належить розроблення методики визначення залишкових напружень).

2. Козлов С.В. Распределение остаточных напряжений в сечениях уголков при термических воздействиях на кромках // Проблеми наукових досліджень і перспективи інноваційній діяльності молодих вчених / Матеріали 27 наукової конференції студентів, Вісник ДОНДАБА, - Макіївка, 2001. - 3 (28) Т. 1.- C. 50 -52.

3. Козлов С.В., Иванов А.П., Голоднов А.И. Оптимизация остаточных напряжений в сечениях прокатных уголков // Современные проблемы строительства: Ежегодный научно-технический сборник / Донецкий ПРОМСТРОЙНИИПРОЕКТ. - Донецк: ООО “Лебедь”, 2001. - C. 242 - 246 (автору належить розроблення методики проведення досліджень руйнівним методом).

4. Козлов С.В. Деформативность стержней из одиночных прокатных уголков при локальных термических воздействиях на кромках // Будівельні конструкції Міжвідомчий науково-технічний збірник / НДІБК. - Київ: НДІБК, 2002.-Вип. 57.- C. 92-96.

5. Голоднов О.І., Іванов А.П., Козлов С.В. Дослідження напруженого стану в металевих елементах електромагнітним методом // Механіка і фізика руйнування будівельних матеріалів і конструкції: Зб. наук. праць / Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України. - Львів: Каменяр, 2002. -Вип. 5.- C. 231-236 (автору належить проведення експериментальних досліджень).

6. Козлов С.В., Голоднов А.И. Экспериментальное определение ширины зоны остаточных растягивающих напряжений при наплавке сварных швов на кромках полок уголков // Сборник научных трудов / ДГМИ. - Алчевск: ДГМИ, 2002.-Вып. 15.- С. 310-316 (автору належить експериментальне визначення ширини зони залишкових розтягувальних напружень).

7. Голоднов А.И., Козлов С.В. Определение величин остаточных напряжений в сечениях уголков после термических воздействий на кромках // Современные проблемы строительства: Ежегодный научно-технический сборник / Донецкий ПРОМСТРОЙНИИПРОЕКТ. - Донецк: 000 “Лебедь”, 2002. -Т. 2.- C. 71 -76 (автору належить експериментальне визначення залишкових напружень).

8. Козлов С. В. Исследование остаточных напряжений в прокатных уголках после наплавки сварных швов // Современные строительные конструкции из металла и древесины: Сборник научных трудов / Одесская государственная академия строительства и архитектуры. - Одесса: ОГАСИА, 2003 - C. 136 - 142.

9. Козлов С.В. Влияние термических воздействий на устойчивость стержней из одиночных уголков // Защита от коррозии и мониторинг остаточного ресурса промышленных зданий, сооружений и инженерных сетей / Материалы научно-практической конференции (г. Донецк, 9-12 июня 2003 г.) - Донецк: УАМК, 2003. - C. 348 - 352.

10. Голоднов А.И., Козлов С.В. Распределение остаточных напряжений в сечениях прокатных уголков при предварительном напряжении локальными термическими воздействиями на кромках // Вісник Придніпровської державної академії будівництва і архітектури. - Дніпропетровськ: ПДАБТАА, 2003. - №10-11. - С. 37-41 (автору належить виконання розрахунків і співставлення з результатами експериментів).

11. Голоднов А.И., Козлов С.В., Иванов А.П. Влияние остаточного, после локальных термических воздействий, напряженно-деформированного состояния на устойчивость стержней из одиночных уголков // Ресурс і безпека експлуатації конструкцій, будівель і споруд / Матеріали міжнародної наукової конференції. - Харків: ХДТУБА, 2003. - Вип. 23. - С. 51 -55 (автору належить проведення експериментальних досліджень).