Оптимальні поперечні перерізи стиснуто-зігнутих і розтягнуто-зігнутих сталевих стержнів за умови міцності в області обмежених пластичних деформацій

5. Розробити пропозиції по проектуванню, а також скласти програмний продукт для використання в практиці проектних організацій.

Об’єкт дослідження. Перерізи балок, сталевих стержнів статично визначних та невизначних стержневих конструкцій, які працюють при статичних навантаженнях в області обмежених пластичних деформацій.

Предмет дослідження. Оптимальне проектування перерізів сталевих балок та стержневих конструкцій. Вивчення та аналіз предмету дослідження проводилось шляхом класифікації можливих видів напружено-деформованого стану моно- та бісталевих стержнів за умови максимально повного використання матеріалу перерізу, коли нейтральна вісь проходить через середину висоти перерізу.

Методи дослідження. В основу розроблених методів оптимального проектування перерізів моно- та бісталевих балок та стержнів в області обмежених пластичних деформацій покладено методи класичної механіки в рамках автоматизованого проектування з детермінованою постановкою задач за принципом прямого проектування шляхом прямого перебору можливих варіантів із складанням алгоритму задачі лінійного програмування та експериментальні методи.

При дослідженні роботи сталевих стержнів використовувався критерій міцності у вигляді обмеження пластичної складової інтенсивності деформацій ip, lim=0. 002. Знаходження аналітичних залежностей проводилось методом апроксимації отриманих результатів розрахунків. Методика визначення останніх реалізує принцип зберігання традиційного виду розрахункових формул пружної стадії роботи, які використано за припущенням необмежено пружної роботи матеріалу з доповненням системою корегуючих розрахункових коефіцієнтів.

Теоретичні результати та дійсна робота стержнів досліджувались за допомогою використання методу одномасштабного моделювання, який забезпечує механічну подібність реальних стержнів і їх моделей, а також експериментальні випробування останніх на установці з точною системою контролю і чіткою схемою створення потрібного виду навантаження.

Наукова новизна одержаних результатів:

встановлена закономірність формоутворення оптимальних двотаврових перерізів за умови розвитку обмежених пластичних деформацій;

розроблена методика проектування моно- та бісталевих стержнів оптимального двотаврового перерізу при згині з поздовжньою силою за умови міцності в області обмежених пластичних деформацій;

обгрунтовані пропозиції щодо раціонального використання складених і прокатних сталевих стержнів за межею пружності.

Практичне значення одержаних результатів. Практичне значення роботи полягає в тому, що: розроблено пакет прикладних програм, придатний до використання у практиці проектних організацій для оптимізації поперечних перерізів стержневих елементів сталевих конструкцій за умови міцності за межею пружності;

розроблені і використані для виконання розрахунків практичні методики безітераційного прямого підбору оптимальних двотаврових перерізів моно- та бісталевих стержнів за умови міцності, що працюють за межею пружності, які з достатньою мірою відповідають нормативним і конструктивним вимогам проектування.

Результати наукової роботи використовувались при проектуванні і були впроваджені в експериментальне будівництво: при спорудженні ремонтної майстерні Гуменецької птахофабрики Кам’янець-Подільського району Хмельницької області виготовлено перекриття; на заводі ВАТ “Модуль” (м. Кам’янець-Подільський Хмельницької області) впроваджено у серійне виробництво несучі балки перекриттів виробничих приміщень прольотом від 12 до 24 метрів.

Особистий внесок здобувача. Особисто автору належать:

отримання теоретичного напружено-деформованого стану оптимальних двотаврових перерізів за умови міцності в області обмежених пластичних деформацій з урахуванням основних гіпотез та припущень;

алгоритм підбору двотаврових перерізів моно- та бісталевих стержнів при згині з поздовжньою силою за межею пружності з урахуванням оптимізації їх геометричних розмірів;

рекомендації по раціональному використанню прокатних сталевих стержнів в області обмежених пластичних деформацій;

результати експериментальних досліджень напружено-деформованого стану моделей моно- та бісталевих стержнів оптимального двотаврового перерізу;

пропозиції для використання в практиці проектування запропонованої методики оптимізації перерізів двотаврових моно- та бісталевих стержнів у формі алгоритмів та відповідних програм розрахунків на ПЕОМ.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались на V (м. Київ, 1992р.) та на VI (м. Миколаїв, 1996р.) Українських науково-технічних конференціях по металевим конструкціям; на Міжнародній конференції “Металлостроительство-96” (м. Донецьк-Макіївка, 1996р.) ; на Міжнародному симпозиумі “Расчет и оптимизация промышленных сооружений” (мВолодимир, Росія, 1996р.) ; на Науково-теоретичних конференціях професорсько-викладацького складу МДАА (м. Миколаїв, 1993, 1994, 1995, 1999р.) ; на Міжнародному симпозіумі “Сучасні будівельні конструкції із метала та дерева” (м. Одеса, 2001). У повному обсязі дисертаційна робота доповідалась на міжкафедральному семінарі кафедр теоретичної та прикладної механіки, вищої та прикладної математики і загально-технічних дисциплін Миколаївської державної аграрної академії та Миколаївського науково-дослідного інституту агропромислових об’єктів та учбово-інформаційних технологій, а також на кафедрі металевих та дерев’яних конструкцій Київського національного університету будівництва і архітектури.

Публікації. За темою дисертації опубліковано 14 робіт, з них у фахових наукових журналах та збірниках – 5, у матеріалах та тезах конференцій – 9.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, п’яти розділів, загальних висновків, списку використаних джерел і додатків. Робота викладена на 178 сторінках, з яких 110 сторінок основного тексту; 8 сторінок таблиць; 30 рисунків; 184 найменувань літератури на 18 сторінках і 5 додатків на 19 сторінках.

 

 

У вступі обгрунтовується актуальність теми, формулююється мета і задачі досліджень, визначається наукова новизна та практичне значення отриманих результатів.

У першому розділі проводиться аналіз розвитку і сучасного стану досліджень по проблемі оптимального проектування перерізів металевих стержнів. Показано, що абсолютна більшість авторів робіт, присвячених даній проблемі, відмічають багатоваріантність рішень оптимізаційних задач. Прагнення дослідників скоротити коло розв’язуваних задач привело до обгрунтування ряду питомих комплексних показників економічності і раціональності перерізів.