Розрахунок та оптимальне проектування деяких стержньових систем, які функціонують в агресивному середовищі - Автореферат

ПРИДНІПРОВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ РОЗРАХУНОК ТА ОПТИМАЛЬНЕ ПРОЕКТУВАННЯ ДЕЯКИХ СТЕРЖНЬОВИХ СИСТЕМ, ЯКІ ФУНКЦІОНУЮТЬ В АГРЕСИВНОМУ СЕРЕДОВИЩІРоботу виконано на кафедрі обчислювальної механіки та міцності конструкцій Дніпропетровського державного університету та на кафедрі вищої математики та компютерних технологій Дніпропетровського державного фінансово - економічного інституту. Науковий керівник: завідувач кафедри віщої математики та компютерних технологій Дніпропетровського державного фінансово-економічного інституту, д.т.н., проф. Грищак Віктор Захарович доцент кафедри компютерних технологій Дніпропетровського державного технічного університету залізничного транспорту, к.т.н., доцент Скалозуб Владислав Васильович Захист відбудеться "_06_" __червня___ 2002 р. в _15_ годин на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.085.02 Придніпровської державної академії будівництва та архітектури за адресою: 49600, м.У звязку з цим розвиток та удосконалення методів аналізу несучої здатності, довговічності й оптимального проектування стержньових систем, з урахуванням фізико-хімічних процесів, які відбуваються з матеріалом, актуальні. Удосконалення методів оптимального проектування стержньових систем, що взаємодіють з агресивним середовищем, з урахуванням всіх особливостей, які присутні у постановці відповідних задач. Виявлення якісних особливостей рішення задач дослідження НДС, довговічності й оптимального проектування стержньових систем, які функціонують в агресивному середовищі, та формулювання рекомендацій щодо використання чисельних методів у таких задачах. Обєктом дослідження є процес знижнення несучої здатності навантажених стержньових систем під час їх експлуатації в агресивному середовищі і виникаюча з цього проблема підвищення надійності і зниження матеріалоємності стержньових систем, які функціонують в агресивному середовищі. Предметом дослідження є методи розрахунку і оптимального проектування стержньових систем з урахуванням корозійних процесів, які відбуваються в них під час експлуатації в агресивному середовищі.Перший розділ присвячено вивченню сучасного стану досліджень в області будівельної механіки щодо урахування впливу агресивного середовища у методах розрахунку НДС, довговічності та оптимального проектування стержньових систем. Серед великого числа математичних моделей, що описують залежність швидкості корозії від часу та параметрів механічної системи і агресивного середовища, для проведення чисельних експериментів у роботі обрано: - модель Овчіннікова І.Г. для дослідження процесів корозії, в яких її швидкість не залежить від рівня НДС: d?/dt = k1?? ?(k2 - ?); Для підвищення точності розрахунку і урахування взаємного впливу процесів деформування стержньової системи і корозійного руйнування її елементів, розвинуто варіант МКЕ, який дозволяє реалізувати ітераційний процес розрахунку за деформованою схемою стержньової системи із змінними геометричними характеристиками елементів (рис.2). Для урахування нестаціонарних температурних умов експлуатації конструкцій в агресивному середовищі і дослідження їх впливу на швидкість процесів корозії, що відбуваються з матеріалом стержньової системи, розроблено математичну модель сезонних коливань температури агресивного середовища: (3) де Tcp - середньорічна температура агресивного середовища; M - номер місяця початку експлуатації стержньової системи у загально відомій системі нумерації (1-січень, 2-лютий і т.д.); В дисертації пошук оптимального проекту стержньових систем, які функціонують в агресивному середовищі, проводився за відомими в теорії оптимізації критеріями відшукання мінімуму маси системи та мінімуму вартості конструкції з урахуванням капітальних вкладень на її обслуговування, а також за специфічним лише до цього класу задач критерієм відшукання мінімуму середньої швидкості загублення маси: де ?i - щільність матеріалу; Fi - площа перерізу елемента; li - довжина елемента; ?i - вартість одиниці маси елемента; ? - коефіцієнт ефективності капиталовкладень; E - кількість елементів моделі.Розроблено математичні моделі задач аналізу НДС стержньових систем, які взаємодіють з агресивним середовищем, та методики їх практичної реалізації з дискретизацією за МКЕ - у лінійній постановці та з урахуванням додаткових внутрішніх силових факторів, які виникають при деформуванні системи. при корозійному зносі статично визначених систем швидкість корозії в окремих стержнях залежить тільки від характеристик матеріалу, агресивного середовища та рівня напруг в цьому елементі і не повязана із швидкістю корозії в інших стержнях; при формуванні кінцево - елементної моделі стержньової системи (дискретизації за МКЕ) для збереження точності розрахунку треба узгоджувати довжину елементів з гіпотезами, на яких базуються рівняння теорії брусів. Розроблено метод дискретної оптимізації, що ураховує всі особливості задач оптимального проектування стержньових систем, які функціонують в агресивному середовищі.

Основний зміст дисертації