Дисертация
  • формат pdf
  • размер 5,75 МБ
  • добавлен 02 февраля 2015 г.
Востров В.К. Прочность, трещиностойкость и конструктивная безопасность строительных металлоконструкций на базе развития линейной механики разрушения
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва: ЦНИИПСК им. Мельникова, 2009. — 292 с.
05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения
Целью диссертационной работы является расчетное обоснование процессов хрупкого трещинообразования и разрушения в элементах металлоконструкций и сжимаемых массивах и развитие на этой основе критериев и методов расчета прочности, долговечности, конструктивной безопасности и живучести строительных металлоконструкций, а также несущей способности оснований и устойчивости сооружений по третьему предельному и аварийному состояниям, сформулированным д.т.н., проф. Н.С, Стрелецким, связанных с трещинообразованием и учетом последствий достижения предельных состояний
Научную новизну работы составляют следующие основные результаты, защищаемые автором:
1 Расчетное обоснование процессов хрупкого трещинообразования и разрушения в элементах металлоконструкций и сжимаемых массивах, основанное как на применении силовых критериев хрупкого разрушения материала (металла) к локальной области вблизи контура трещины или концентратора напряжений с неограниченными или неоднозначными упругими напряжениями, так и на комплексном рассмотрении параметров предельных состояний (структура металла (материала), концентрация напряжений, силовые воздействия, температура, масштабный фактор).
2 Развитие классической линейной механики разрушения путем введения макронапряжений, структурного параметра и силового критерия хрупкого разрушения для локальных зон материала (металла), являющихся основой разработки методов расчета перехода элементов металлоконструкций с произвольными концентраторами напряжений и трещинами в пластическое и хрупкое состояния и основой расчета предельных и критических нагрузок хрупкого трещинообразования и разрушения составляющих основу критериев прочности, конструктивной безопасности и живучести металлоконструкций по третьему предельному и аварийному состояниям.
3 Нетрадиционная постановка и решение задачи о начальной стадии упруго-пластических деформаций у концов трещин нормального отрыва при плоской деформации и сложном нагружении, основанное на разрывных решениях теории упругости, в результате решения которой выяснено, что при достижении температуры нулевой пластичности у конца макротрещины происходит квазихрупкое разрушение с малой пластической зоной и распространение макротрещины происходит за счет устойчивого возникновения микротрещин впереди ее фронта с последующим слиянием с макротрещиной.
4 Решение ряда практических задач для уникальных строительных металлоконструкций в рамках развиваемой линейной механики разрушения составляющих основу нормирования дефектов (несплошностей) листового проката и нормирования дефектов сварных соединений, а также безопасности и живучести строительных МК. Решение ряда нетрадиционных задач тре-щинообразования при отборе образцов разрушающими методами при обследовании массивных строительных железобетонных конструкций и бурении скальных оснований с целью определения характеристик трещиностойкости и деградации механических свойств слагающих пород массива основания или бетона в конструкции.
5 Решение смешанных задач перехода грунта основания в пластическое состояние (глинистые грунты) или возникновения трещин поперечного сдвига (скальные основания), когда при повышенных давлениях на фундамент касательные напряжения в основании превышают сопротивление грунта сдвигу. На основе нарушения условия внутреннего трения, записанного через макронапряжения по краям фундамента (жесткого или мягкого штампа), определена величина предельной нагрузки (критерий прочности основания), когда еще сохраняется линейная зависимость между нагрузкой и осадкой фундамента, составляющая основу расчета несущей способности оснований и расчета общей устойчивости сооружений.
6 Разработка и уточнение методик расчета трещиностойкости, прочности, долговечности и живучести кожухов футерованных конструкций, подверженных тепловому нагреву, стальных защитных оболочек атомных ЭС, резервуарных металлоконструкций.
Практическая ценность работы состоит в том, что полученные результаты исследований, основанные на развитии линейной механики разрушения, служат научной базой разработки расчетных методов перехода элементов стальных конструкций в хрупкие состояния, основой разработки методов расчета прочности, устойчивости, долговечности, конструктивной безопасности и живучести строительных конструкций и оснований. Кроме того, практическая ценность работы состоит в применении развиваемой линейной механики разрушения к расчетам экстремальных снеговых и ледовых нагрузок на сооружения.