Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.
Новочеркасск: ЮРГТУ, 2000. — 175 с.
05.23.17 - Строительная механика
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Зарифьян А.З. Цель настоящей работы:
- построение универсальной методики вычислений предельных нагрузок внецентренно сжатых бистальных стоек с учетом остаточных напряжений от сварки;
- разработка алгоритма и программы многокритериальной оптимизации размеров сварных бистальных колонн Н-образного сечения, сжатых с двухосным эксцентриситетом;
- выполнение серии расчетов по уточненной методике и оценке возможности использования различных эпюр остаточных сварочных напряжений для расчета бистальных колонн;
- усовершенствование программного комплекса по многокритериальной оптимизации параметров поперечного сечения сварных колонн, дающего возможность подобрать рациональную по массе, жесткости, стоимости стойку, рассматривая ее как геометрически и физически нелинейную систему, и обеспечивающую заданную несущую способность. Рассмотрены конструкции с отношением расчетных сопротивлений сталей стенки и полки, равным 1,4. 1,6, а также стойки из одной марки стали. Экономия стали, по сравнению с существующими решениями, составила 25 % для бистальных и 35 % для моностальных колонн. Научное значение работы состоит в:
- обосновании усовершенствованной методики прочностного расчета и создании эффективного алгоритма, требующего малых затрат машинного времени на вычисление предельных нагрузок бистальных сжатых с двухосным эксцентриситетом сварных Н-образных стоек с учетом остаточных напряжений от сварки;
- создании алгоритма аппроксимации экспериментальных эпюр остаточных напряжений и изучении их влияния на величины предельных нагрузок бистальных стоек при внецентренном сжатии;
- разработке вычислительного комплекса для проведения многокритериальной многопараметрической оптимизации при нахождении рациональных размеров поперечного сечения Н-образных бистальных колонн. В такой постановке указанная задача ранее не рассматривалась;
- решении ряда новых прикладных задач многокритериальной оптимизации стоек с учетом упругопластической стадии работы материала из условий наименьшей площади поперечного сечения и стоимости, более высокой прочности и жесткости конструкции колонны-стойки; разработке расчетных графиков и таблиц для определения оптимальных параметров сечений стоек из сталей различных классов при моностальном и бистальном варианте компоновки поперечного сечения. Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректностью постановки и решения задач, применением апробированных фундаментальных соотношений теории тонкостенных стержней открытого профиля; применением фундаментальных принципов и методов строительной механики; решением контрольных примеров, решенных другими методами, а также сравнением результатов расчета, основанного на предложенных рекомендациях, с экспериментальными данными и результатами вычислений по существующим методикам и действующим нормам. Практическое значение работы:
- разработанные в диссертации методики и алгоритмы использованы при решении прикладных задач по расчету внецентренно сжатых сварных элементов строительных конструкций, работающих в упругопластической стадии в условиях пространственного деформирования;
- создан программно-вычислительный комплекс, позволяющий наиболее достоверно судить о напряженно-деформированном состоянии конструкций, значительно сократить объем проектных разработок и дорогостоящих натурных испытаний при назначении геометрических параметров бистальных колонн, уменьшив одновременно их металлоемкость;
- многочисленные графики и таблицы облегчают использование полученных результатов в инженерной практике.
05.23.17 - Строительная механика
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Зарифьян А.З. Цель настоящей работы:
- построение универсальной методики вычислений предельных нагрузок внецентренно сжатых бистальных стоек с учетом остаточных напряжений от сварки;
- разработка алгоритма и программы многокритериальной оптимизации размеров сварных бистальных колонн Н-образного сечения, сжатых с двухосным эксцентриситетом;
- выполнение серии расчетов по уточненной методике и оценке возможности использования различных эпюр остаточных сварочных напряжений для расчета бистальных колонн;
- усовершенствование программного комплекса по многокритериальной оптимизации параметров поперечного сечения сварных колонн, дающего возможность подобрать рациональную по массе, жесткости, стоимости стойку, рассматривая ее как геометрически и физически нелинейную систему, и обеспечивающую заданную несущую способность. Рассмотрены конструкции с отношением расчетных сопротивлений сталей стенки и полки, равным 1,4. 1,6, а также стойки из одной марки стали. Экономия стали, по сравнению с существующими решениями, составила 25 % для бистальных и 35 % для моностальных колонн. Научное значение работы состоит в:
- обосновании усовершенствованной методики прочностного расчета и создании эффективного алгоритма, требующего малых затрат машинного времени на вычисление предельных нагрузок бистальных сжатых с двухосным эксцентриситетом сварных Н-образных стоек с учетом остаточных напряжений от сварки;
- создании алгоритма аппроксимации экспериментальных эпюр остаточных напряжений и изучении их влияния на величины предельных нагрузок бистальных стоек при внецентренном сжатии;
- разработке вычислительного комплекса для проведения многокритериальной многопараметрической оптимизации при нахождении рациональных размеров поперечного сечения Н-образных бистальных колонн. В такой постановке указанная задача ранее не рассматривалась;
- решении ряда новых прикладных задач многокритериальной оптимизации стоек с учетом упругопластической стадии работы материала из условий наименьшей площади поперечного сечения и стоимости, более высокой прочности и жесткости конструкции колонны-стойки; разработке расчетных графиков и таблиц для определения оптимальных параметров сечений стоек из сталей различных классов при моностальном и бистальном варианте компоновки поперечного сечения. Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректностью постановки и решения задач, применением апробированных фундаментальных соотношений теории тонкостенных стержней открытого профиля; применением фундаментальных принципов и методов строительной механики; решением контрольных примеров, решенных другими методами, а также сравнением результатов расчета, основанного на предложенных рекомендациях, с экспериментальными данными и результатами вычислений по существующим методикам и действующим нормам. Практическое значение работы:
- разработанные в диссертации методики и алгоритмы использованы при решении прикладных задач по расчету внецентренно сжатых сварных элементов строительных конструкций, работающих в упругопластической стадии в условиях пространственного деформирования;
- создан программно-вычислительный комплекс, позволяющий наиболее достоверно судить о напряженно-деформированном состоянии конструкций, значительно сократить объем проектных разработок и дорогостоящих натурных испытаний при назначении геометрических параметров бистальных колонн, уменьшив одновременно их металлоемкость;
- многочисленные графики и таблицы облегчают использование полученных результатов в инженерной практике.