Вплив початкового напруженого стану на несучу здатність сталевих двотаврових стержнів

Публікації. За темою дисертації опубліковано 11 робіт.

Обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, висновкiв, додатків, списку літератури з 71 найменувань, викладена на 179 сторінках тексту, iлюстрована 65 малюнком і 9 таблицями.

 

 

У вступі обгрунтована актуальність проблеми, наведені загальна характеристика роботи, положення, якi здобувач виносить на захист, практичне значення і реалізація отриманих результатів.

В першому розділі наведений огляд теоретичних і експериментальних досліджень полів початкових напружень, що виникають в процесі зварювання і розрiзання металу. Проаналізовані роботи М. О. Окерблома, В. О. Винокурова,

Г. О. Нiколаєва, В. С. Iгнатьєвої, Л. М. Лобанова, А. Я. Недосеки, І. В. Левитанського, В. К. Лебедєва і ін., в яких викладені основні положення теорії розрахунку зварних металоконструкцiй. Відзначено, що незважаючи на чималу кiлькiсть пропозицій, відсутня надійна інженерна методика визначення площ зон початкових розтягуючих напружень, що може бути використана для наступних розрахунків з метою вивчення впливу початкових напружень на несучу здатнiсть і деформативнiсть конструкцій. Окрім цього, даний аналіз розвитку засобів розрахунку стержнів, в т. ч. i з початковими напруженнями (роботи Л. Ейлера, Ф. С. Ясинського, Ф. Енгесера, Т. Кармана, Ф. С. Шенлi, А. В. Геммерлинга, С. Д. Лейтеса, Г. Є. Бельського, В. М. Небилова і ін.).

Відзначено, що вплив початкового напруженого стану на наступне деформування стержнів може бути неоднозначним, тобто може як збільшувати, так і зменшувати критичне навантаження на стержень.

На підставі проведеного огляду досліджень були зроблені такі висновки.

1. Існуючі розрахункові методики дозволяють визначити розподіл початкових напружень в перерiзах стержнів, якi зумовлені зварюванням, вогневим розрізанням і попереднiм напруженням ЛТВ.

2. Існуючі в наш час розрахункові методики щодо визначення несучої здатностi стержнів за умов врахування початкового напруженого стану не засновані на чітких фізичних гіпотезах, надто близьких до дійсних умов роботи конструкцій, і розроблені, як правило, для рішення приватних задач.

3. В діючих нормативних документах відсутні практичні рекомендації і методики визначення полів початкових напружень, а також методики врахування таких напружень при розрахунках стислих стержнів. Спроба врахування в БНIП 2. 05. 03-84 впливу початкових стискаючих напружень, що виникають на кромках полиць, при розрахунках на стiйкiсть стислих стержнів недосконала.

4. Відомі результати експериментальних доліджень можуть бути використані для перевірки запропонованих теоретичних рішень в області визначення початкових напружень, при рішеннях задач щодо оцінки загальної стiйкостi і деформативностi сталевих двотаврових стержнів з урахуванням початкового напруженого стану, інших задач.

В другому розділі розроблені методика визначення початкового напруженого стану, що виникає в перерiзах складених і прокатних двотаврових стержнів внаслiдок термiчних впливiв, і методика оцінки несучої здатностi і деформативностi стислих з різними ексцентриситетами стержнів, з урахуванням наявного початкового напруженого стану. Методики базуються на загальних принципах і припущеннях, якi прийнятi в механiцi деформованих тіл, і дозволяють визначати параметри стержня, що деформується (опорні крапки діаграми ”навантаження-прогин”) на всіх стадіях навантаження, в тому числі і в закритичнiй області.

Рішення задачі визначення напруженого стану стержня, що деформувався, в явному вигляді неможливо внаслiдок наявності більшої кількості невідомих, ніж рівнянь рівноваги. Задача вирішується iтерацiйним шляхом за нижче наведеним алгоритмом ЦЕНТР-1 в такiй послідовності.

1. Задаються вхідними даними: параметрами перерiзу – hw, tw, hf, tf, мiцнiсними і деформаційними характеристиками матеріалів поясів та стiнки – Ry, Ef, Ry, Ew; параметрами термічного впливу в перерiзi і початковим напруженим станом, що визначається за допомогою спецiально розробленого алгоритму ННС; довжиною колони Н і початковим ексцентриситетом ео.

2. Задаються початковим значенням радіусу кривизни найбільш небезпечного перерiзу 0 і початковим кроком по кривизнi о.

3. Задаються початковим значенням фiбровоi деформації 11 на відстані b'f / 2 в центру перетину і кроком по деформаціям 1.

4. Для заданої фiбрової деформації 11 і радіуса кривизни  визначаються величини поздовжніх зусиль Р1 і Р2 за формулами:

 

P1=2 ( 1 - 2) tf + ( 1 - 2) tf X+Nw+2 [N1+N2+N3+N4+ 2 tf (bf – 2d) ]-Nd; (1)

P2={ ( 1 - 2) tf (bf – 2d -) + (N1 – N2)  (bf – d) + ( 1 - 2) tf X [ (bf – 2 d) /2 – X/3]}/ (f+eo) ; (2)

 

де f – прогин стержня від зовнішнього навантаження; N1, N2 – середні зусилля в кромках полиць відповідно більш і менш стислої; N3 – середнє зусилля в полиці в зоні зварних швiв; N4- середнє зусилля в стiнцi в зоні зварних швiв; Nw-зусилля в стiнцi двотавра; Nd- умовне зусилля в зоні зварного шва; ео – початковий ексцентриситет. Всі інші параметри визначаються завдяки припущенню про лінійний розподіл деформацій по висоті перерiзу.

5. Порівнюються зусилля Р1 і Р2:

якщо Р1 < Р2, обчислюються і розрахунок продовжують за пунктом 4;

якщо Р1 > Р2, обчислення проводяться за пунктом 6.

6. Проводиться порівняння