CONBi

"КОНБИ"

Научно-техническая компания

    effect
Главное | Публикации | AVI-галерея | Контакты  
Расчеты | Проектирование  
subglobal4
subglobal5 link | subglobal5 link | subglobal5 link | subglobal5 link | subglobal5 link | subglobal5 link | subglobal5 link
subglobal6 link | subglobal6 link | subglobal6 link | subglobal6 link | subglobal6 link | subglobal6 link | subglobal6 link
subglobal7 link | subglobal7 link | subglobal7 link | subglobal7 link | subglobal7 link | subglobal7 link | subglobal7 link
subglobal8 link | subglobal8 link | subglobal8 link | subglobal8 link | subglobal8 link | subglobal8 link | subglobal8 link
Главное
Проектирование и расчет конструкций

Компания "КОНБИ" занимается расчетом машин и металлоконструкций с применением современных методов конечно-элементного анализа. Мы выполняем комплекс работ:

1) Расчет на прочность металлоконструкций и машин (статика, динамика);

2) Сейсмический расчет;

3) Оценка конструкций на прогрессирующее разрушение;

4) Динамический расчет на ветровую нагрузку. Оценка сооружений на возникновение галопирования и срывного флаттера;

5) Проектирование и расчет систем ударозащиты, виброзащиты и сейсмоизоляции;

6) Решение теплофизических задач для сложных систем с неизотермическими фазовыми переходами;

7) Моделирование и прогноз работы оснований и фундаментов на мерзлых грунтах в условиях изменяющегося климата.

1. Определение среднего ветрового давления

1. В настоящее время для расчета конструкций на прочность используются программы, основанные на методе конечных элементов. Метод конечных элементов заключается в представлении системы (сплошного тела) в виде совокупности отдельных конечных элементов, взаимодействующих между собой в конечном числе точек, которые в МКЭ принято называть узлами. Система разбивается на простые конечные элементы, напряженно-деформированное состояние которых исследуется заранее. Например, стержневые системы могут быть разбиты на элементы в виде прямолинейных или криволинейных стержней с различными условиями соединения элементов в узлах. В этом случае дискретная модель является точной копией исходной конструкции (с учетом принятых технических гипотез). В расчетах пластин наибольшее распространение получили прямоугольные и треугольные конечные элементы. Здесь дискретная модель лишь приближенно отражает поведение исходной конструкции.

При реализации МКЭ наибольшее распространение получили идеи метода перемещений, хотя имеются работы, где рассматривается метод сил и смешанный метод.

Предпочтение методу перемещений отдано в основном из-за простоты выбора основной системы, составления матрицы жесткости и формирования вектора внешних нагрузок.

Разрешающее уравнение МКЭ которое представляет собой матричную форму канонических уравнений метода перемещений, имеет вид:



где [r] - матрица жесткости сооружения в целом,

     {Z}- вектор перемещений узловых точек сооружения,

     {Р}- вектор внешних нагрузок.

Подход к решению задачи МКЭ является единым, как для стержневых систем, так и для пластин, оболочек и объемных тел.

Современные программные комплексы, такие как ANSYS, ING+, позволяют проводить конечно-элементный расчет конструкций на прочность. Наибольшую сложность представляет динамический расчет на прочность. Например, расчет на ударную, сейсмическую или ветровую нагрузку.

2. Для расчета конструкций на ударную нагрузку большой популярностью пользуется многоцелевой конечно-элементный расчетный комплекс ANSYS/LS-DYNA  для проведения динамических расчетов явным методом, реализованный в едином графическом интерфейсе с ANSYS. LS-DYNA использует специальные технологии, оптимизированные для решения высокоскоростных кратковременных процессов http://www.sapr.ru/article.aspx?id=7051&iid=288. Явный метод решения, используемый LS-DYNA, обеспечивает наиболее эффективный расчет быстротекущих процессов, высокоскоростных процессов с большими динамическими деформациями, квазистатических задач с большими деформациями и высокой нелинейностью, а также сложных задач контакта. Явные солверы LS-DYNA из-за накопления ошибок округления малоэффективны для длительных или статических задач.

3. Анализ прочности сооруже­ний при сейсмическом воздействии проводится на базе линейно-спектральной теории сейсмостойко­сти [1]. Исходными данными для расчета являются: уровень сейсмического воздействия А (зависящий от балльности землетрясения) и спектр отклика ускорений, т. е. зависимость коэффициентов ди­намичности сейсмовоздействий b от собственных частот сооружения.

Если сооружение поставлено на систему сейсмоизоляции (ССИ), то вышеуказанный подход неприемлем, так как силовая характеристика сейсмоизоляционных опор нелинейна. Для сооружения, расположенного на сейсмоопорах, принцип суперпозиции нагрузок неприменим, что делает невозможным прямое ис­пользование СНиП II-7-81* [1]. Если в некоторых случаях характеристики сейсмоизоляторов всеже удается линеаризировать [2], то период T основного тона собственных колебаний сооружения оказывается больше 2-3 с (иначе сейсмоизоляция неэффективна). Согласно [1], значения спектра отклика ускорений для Т > 2 с принимаются постоянными: b = 0,8. Таким образом, установить реальный эффект сейсмоизоляции с помощью нормативных спектров не удается. Поэтому анализ эффективности ССИ проводят, выполняя так называемый прямой дина­мический расчет, т. е. пошаговое интегрирование нелинейной системы «сооружение - ССИ». Расчет должен проводиться для представительной выборки сейсмовоздействий. Таким образом, в результате проведенных расчетов исследователь имеет дело с огромным информационным массивом (значениями внутренних усилий в узлах конечно-элементной модели в различные моменты времени и для раз­личных воздействий), малопригодным для про­ектного анализа. В [3] авторы предлагают методику оценки сейсмопрочности сейсмоизолированных сооружений, позволяющую существенно уменьшить объ­ем анализируемой информации и в то же время использовать основные рекомендации по оценке сейсмостойкости конструкций [1].

4. Развитие производства современных видов строительных материалов и типов конструкций привело к появлению нового поколения сооружений, которые по сравнению с построенными ранее являются исключительно гибкими, легкими, со слабыми демпфирующими свойствами. Такие сооружения, как правило, характеризуются повышенной чувствительностью к действию ветра. В связи с этим появилась необходимость разработать методы расчета, дающие возможность проектировщику оценивать ветровые воздействия с большей степенью точности, чем это требовалось раньше.

Расчет сооружений на ветровую нагрузку состоит из двух частей [4]:

-статический расчет;

-динамический расчет.

Статический расчет сооружения на ветровую нагрузку сводится к определению максимальных перемещений вызванных средним ветровым давлением. Динамический расчет заключается в определении колебаний, вызванных взаимодействием ветрового потока со строительными конструкциями. Эти колебания можно разделить на два типа:

-вынужденные колебания, обусловленные непосредственным действием на сооружение пульсаций скорости достаточно сильных ветров;

-интенсивные аэроупругие колебания, которые, как правило, происходят в направлении, перпендикулярном средней скорости ветра (поперечные колебания).

При расчете вынужденных колебаний сооружений на действие пульсаций предполагается, что пульсационное давление ветра не зависит от параметров колебаний сооружений. При аэроупругих колебаниях, давление в потоке зависит от колебаний сооружения, то есть существует обратная связь. В этом случае, когда обратная связь положительная, возможны автоколебания, т. е. возникновение аэроупругой неустойчивости сооружения. К аэроупругим колебаниям относятся различные формы аэродинамической неустойчивости сооружений (галопирование [5], классический флаттер, бафтинг сооружений, параметрический резонанс), а также колебания связанные со срывом вихрей (срывной флаттер [6]) с внешней поверхности сооружений, в том числе и те, которые сопровождаются образованием вихревой дорожки Кармана и приводят к резонансному вихревому возбуждению сооружения на одной из его собственных частот.

Литература

1. СНиП Н-7—81*. Строительство в сейсмических районах: утв. Госстроем СССР 15.06.81: взамен главы СНиП П-А. 12-69* ; введ. 01.01.82 / Центр. науч.-исслед. и проект.-эксперим. ин-т комплекс. проблем строительных конструкций и сооружений им. В. А. Кучеренко и др. - Пере-изд. [с изм.] по состоянию на 01.01.2000. - М. : ГУП ЦПП, 2000. - 44 с. + прил. 2:10 карт.

2. Опыт применения программного комплекса «SCAD» для анализа системы сейсмозшдиты здания Республи­канского национального театра драмы в г.Горно-Алтайске / Н.В. Мосина, Д. Г. Веревкин, М. Ж.. Чубаков //CADmaster #29/4.2005 (октябрь-декабрь). – Режим доступа: URL: http://www.Cadmaster.ru/articles/pubplaces_15430.html?page=2.

3. Рутман Ю.Л. Оценка сейсмопрочности сооружения, расположенного на системе сейсмоизоляции / Рутман Ю.Л., Чылбак А.А. // Вестник гражданских инженеров – СПб. –  2009. – №1.

4. Попов Н. А. Рекомендации по уточненному динамическому расчету зданий и сооружений на действие пульсационной составляющей ветровой нагрузки [Текст] / Н. А. Попов ;ГУП ЦНИИСК имени В.А. Кучеренко. –  М.: ГУП ЦНИИСК, 1999. – 26 с.

5. Мелешко В. А. Оценка сооружений на возникновение галопирования / В. А. Мелешко, Ю. Л. Рутман // Инженерно-строительный журнал – СПб. – 2011. – №6(24). – С. 6-12.

6. Мелешко В. А. Причины колебаний моста в Волгограде /В. А. Мелешко, Ю. Л. Рутман // Строительная механика и расчет сооружений – М. – 2011. – №3. – С. 55-58.



[ 0 | 1 ]



О нас | Контакты | Ссылки | © 1991-2015, CONBI