Научный архив: статьи

Цель. В статье приводится методика расчета трехслойной балки с легким заполнителем с учетом ползучести среднего слоя. Представлено существенное развитие деформаций с течением времени под действием постоянной нагрузки.

Метод. Исследуется шарнирно опертая по концам балка под действием равномерно распределенной нагрузки, решение осуществляется при помощи вариационно-разностного метода. В качестве закона ползучести используется линейное уравнение Максвелла-Томпсона. Для вычисления скорости роста высокоэластических деформаций использовался метод Эйлера и Рун-ге-Кутта.

Результат. Проведен графический анализ изменения во времени напряжений и деформаций. Установлено, что соотношение упругой и деформации ползучести в разные моменты времени существенно различно. Разработана программа для расчета в пакете MATLAB с возможностью вариации исходных данных и выводом графика зависимости перемещений, изгибающего момента от времени. Представлено сравнение максимальной величины прогиба в упругой стадии (в начальный момент времени) с решением в программном комплексе ЛИРА САПР. Отмечено, что напряжения практически не меняются в процессе ползучести.

Вывод. Предложенный подход может быть применен к анализу напряженно-деформированного состояния и несущей способности для сэндвич панелей произвольного сечения. Ограничений по граничным условиям и вида нагружения нет, а материалом несущих слоев балки может быть не только металл, но и другой материал, в частности, композит.

Цель. Данная работа посвящена количественной оценке влияния внутреннего преднапряжения арматуры на напряженно-деформированное состояние и несущую способность толстостенной цилиндрической оболочки.

Метод. Исследование выполняется путем вычислительного эксперимента с использованием метода конечных элементов в осесимметричной постановке. Физическая нелинейность бетона описывается диаграммой Сарджина, параметры которой верифицированы по данным Еврокода 2.

Результат. Разработан итерационный алгоритм, основанный на методе переменных параметров упругости, для корректировки секущего модуля деформаций бетона. Арматура моделируется дискретно, а эффект преднапряжения задается в виде начальных напряжений в арматурных элементах. В результате моделирования установлено, что для цилиндра из бетона класса В40 с процентом армирования 3,11% разрушение при действии внутреннего давления носит деформационный характер и связано с достижением предельных растягивающих деформаций в бетоне, а не с исчерпанием прочности на сжатие. Предельное внутреннее давление для ненапряженной конструкции составляет 0,55 МПа. Определен порог преднапряжения арматуры в окружном направлении 265 МПа, превышение которого вызывает недопустимые растягивающие напряжения в бетоне еще до этапа эксплуатации. Показано, что оптимальный уровень преднапряжения окружной арматуры 250 МПа позволяет увеличить предельное внутреннее давление вдвое - до 1,1 МПа.

Вывод. Разработанная численная модель и алгоритм расчета позволяют прогнозировать поведение железобетонных конструкций с учетом реальных свойств материалов и технологических факторов. Полученные результаты демонстрируют высокую эффективность преднапряжения для толстостенных цилиндров и указывают на необходимость контроля не только прочностных, но и деформационных критериев разрушения бетона.