Главная » 2014»Сентябрь»4 » Скачать Расчет и оптимизация стержневых деревянных конструкций с учетом нелинейностей. Яшкова, Татьяна Николаевна бесплатно
09:40
Скачать Расчет и оптимизация стержневых деревянных конструкций с учетом нелинейностей. Яшкова, Татьяна Николаевна бесплатно
Расчет и оптимизация стержневых деревянных конструкций с учетом нелинейностей
Диссертация
Автор: Яшкова, Татьяна Николаевна
Название: Расчет и оптимизация стержневых деревянных конструкций с учетом нелинейностей
Справка: Яшкова, Татьяна Николаевна. Расчет и оптимизация стержневых деревянных конструкций с учетом нелинейностей : диссертация кандидата технических наук : 05.23.01 Владимир, 1999 207 c. : 61 99-5/2203-8
Объем: 207 стр.
Информация: Владимир, 1999
Содержание:
Введение
Глава 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ И
МЕТОДОВ РАСЧЕТА ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
11 Аналитический обзор опыта применения несущих дощатых конструкций
12 Податливость узловых соединений деревянных конструкций
13 Учет нелинейных зависимостей при расчете строительных конструкций
14 Программное обеспечение расчетов строительных конструкций
15 Выводы по первой главе
Глава 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДАТЛИВОСТИ УЗЛОВЫХ гвоздевых СОЕДИНЕНИЙ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
21 Предварительные замечания
22 Методика проведения экспериментального исследования
221 Образцы узловых соединений
222 Испытательная установка
223 Определение осевой податливости
224 Определение угловой податливости
23 Результаты исследований осевой и угловой податливости гвоздевых соединений
24 Представление диаграмм в банке данных и их использование в расчетах деревянных дощатых конструкций
25 Выводы по второй главе
Глава 3 АЛГОРИТМ И ПРОГРАММА РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ ДОЩАТЫХ КОНСТРУКЦИЙ С УЧЕТОМ ОСОБЕННОСТЕЙ РАБОТЫ ДРЕВЕСИНЫ
31 Предварительные замечания
32 Метод расчета напряженно-деформированного состояния
33 Учет сдвиговой податливости при расчете деревянных конструкций
34 Учет нелинейностей при расчете строительных конструкций
35 Сплайн - аппроксимация диаграмм реальной работы узловых соединений деревянных конструкций
36 Алгоритм и программа расчета деревянных конструкций с учетом особенностей работы древесины
37 Расчет деревянных дощатых конструкций с учетом сдвиговой податливости
38 Расчет деревянной дощатой фермы с учетом податливости гвоздевых соединений
39 Выводы по третьей главе
Глава 4 РАСЧЕТ ДЕРЕВЯННОЙ СКВОЗНОЙ ДОЩАТОЙ АРКИ С УЧЕТОМ НЕЛИНЕЙНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ И ОСОБЕННОСТЕЙ РАБОТЫ ДРЕВЕСИНЫ
41 Предварительные замечания
42 Экспериментальное исследование работы узловых соединений дощатой арки
421 Образцы для экспериментального исследования
422 Методика проведения исследования
423 Основные результаты экспериментального исследования
43 Расчет сквозной дощатой арки с использованием программной системы "Проект-СДК"
44 Анализ результатов расчета сквозной дощатой арки
45 Выводы по четвертой главе
Глава 5 РАСЧЕТ И ОПТИМАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
НЕСУЩИХ ПЛОСКИХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
51 Предварительные замечания
52 Основные понятия ОПК и терминология
53 Выбор и обоснование методов и алгоритмов оптимизации
54 Методы и алгоритмы случайного поиска
55 Программная система "Гибкий алгоритм случайного поиска"
56 Использование ГАСП в диалоговом режиме
57 Постановка задач оптимизации деревянных конструкций
58 Оптимальное проектирование сквозных дощатых арок
59 Оптимальное проектирование сквозных дощатых стропильных ферм
510 Выводы по пятой главе
Введение:
В современном строительном производстве значительный объем составляют деревянные конструкции. За последние десятилетия разработано немало новых конструктивных решений, широкое внедрение получила клееная древесина, совершенствовались конструктивные исполнения узловых соединений.
В отличие от конструкторского и технологического направлений исследований в области деревянных конструкций, расчетно-теоретической части уделялось значительно меньшее внимание, что привело к ее отставанию от современного уровня. В настоящее время расчеты осуществляются либо вручную, либо с использованием систем автоматизированного проектирования (САПР) металлических и железобетонных конструкций. При этом специфические особенности работы древесины часто игнорируются, либо учитываются крайне односторонне. Да и существующие сегодня программные средства для расчета деревянных конструкций имеют весьма ограниченные возможности.
Слабым местом деревянных конструкций являются узловые соединения - именно они часто определяют несущую способность всей конструкции. Нормативным положением расчета является обязательный учет податливости соединений. Для учета податливости СНиП 11-25-80 регламентирует величину предельных деформаций с линейной зависимостью от уровня напряжений. Однако, существует большое многообразие видов соединений, для которых, как показывают экспериментальные исследования, податливость соединений различна, зависит от многих факторов, сопровождается нелинейностью работы материала в окрестностях узловых соединений, нелинейными деформациями элементов соединения, определяющих общую нелинейную работу соединения.
При проектировании учесть специфику материала и особенности работы узлов чрезвычайно сложно и корректно возможно лишь при использовании реальных диаграмм работы различных узловых соединений и современных численных методов расчета. Точная оценка несущей способности строительных конструкций, в том числе деревянных, возможна лишь при учете различных нелинейностей (физической, геометрической, конструктивной), что позволяет рассматривать напряженно-деформированное состояние как физико-механический процесс и получить реальное представление о работе конструкции на всех этапах нагружения. Массовое внедрение ЭВМ и персональных компьютеров в процесс проектирования позволяет наиболее полно учитывать специфические свойства материала, применять современные численные методы расчета, существенно упрощая решение нелинейных задач.
Исходя из актуальности указанной проблемы, целью диссертационной работы является - разработка методики, алгоритма и создание проблемно ориентированной программной системы расчета и оптимизации деревянных конструкций с учетом сдвиговых деформаций древесины, геометрической, физической и конструктивной (податливость узловых соединений) нелинейностей.
Научная новизна работы:
• впервые создана проблемно ориентированная программная система (ПС) "Проект-СДК" расчета стержневых деревянных конструкций с учетом геометрической, физической и конструктивной нелинейностей и решения проектной задачи, которая может быть основным расчетно-проектным блоком САПР деревянных конструкций; впервые выполнены расчеты и оптимизация деревянных конструкций (стропильной фермы, решетчатой арки) с учетом сдвиговых деформаций стержневых элементов, геометрической нелинейности и конструктивной нелинейности узловых соединений;
• экспериментально исследованы податливости гвоздевых и болтовых соединений, создан банк данных диаграмм "усилие- деформация", разработана сервисная программа пользования банком данных при сплайн интер- и экстраполяции диаграмм, расчете касательных модулей для произвольных углов сопряжения элементов и уровня нагружения.
Практическое значение работы заключается в разработке методики, алгоритма и проблемно ориентированной программной системы расчета и оптимизации стержневых деревянных конструкций с учетом геометрической, физической и конструктивной нелинейностей и особенностей работы древесины. Часть исследований выполнена в рамках Всероссийской проблемы "Разработка САПР деревянных конструкций"
Разработанная программная система "Проект-СДК" использована для исследования различных деревянных конструкций и их оптимизации.
Внедрение результатов работы. Программа расчета стержневых деревянных конструкций с учетом особенностей работы древесины и нелинейностей включена в Государственный фонд алгоритмов и программ (ГФАиП) СССР. Программная система "Проект-СДК" используется на кафедре "Строительные конструкции и архитектура" ВлГУ при курсовом и дипломном проектировании, на кафедре "Сопротивление материалов" -для выполнения учебно-исследовательских работ.
Достоверность результатов работы определяется: использованием корректного математического аппарата и точных расчетных моделей; количеством испытанных опытных образцов и математической обработкой результатов исследований; проведением тестовых расчетов, сопоставлений с результатами инженерных расчетов и экспериментальных исследований, полученных другими авторами.
Обоснованность выводов подтверждается результатами проведенных расчетов и сопоставлений, а также экспериментальными исследованиями по оценке деформаций узловых соединений и фрагментов арочной конструкции.
Апробация и публикация работы. Основные результаты исследований докладывались на научно-практическом семинаре (г. Владимир, 1991 г.), на научно-технической конференции (г. Суздаль, 1992 г.), на Учредительной конференции международной Ассоциации 1А1ЛУЮ (г. Красноярск, 1992 г.), на международной конференции (г. Нижний-Новгород, 1995 г.), на международном симпозиуме (г. Владимир, 1996 г.), на 29-й научной конференции (г. Владимир, 1996 г.).
Основные положения диссертации опубликованы в девяти печатных работах.
На защиту выносятся:
• проблемно ориентированная программная система расчета и проектирования стержневых деревянных конструкций с учетом геометрической, физической и конструктивной нелинейностей;
• результаты исследования влияния сдвиговых деформаций в стержневых элементах из древесины на напряженно-деформированное состояние деревян-ных конструкций;
• результаты экспериментального исследования нелинейных деформаций гвоздевых и болтовых узловых соединений, банк данных диаграмм "усилие-деформация";
• диалоговый блок управления оптимизацией с использованием гибкого алгоритма случайного поиска;
• результаты расчетов стержневых деревянных конструкций и оценки влияния геометрической, физической и конструктивной нелинейностей на их напряженно-деформированное состояние;
• результаты оптимизации стержневых деревянных конструкций, в частности, решения задач синтеза структуры решетчатой стрельчатой арки с разработкой программы автоматической конечноэлементной аппроксимации.
