1. Введение 4
2. Основы расчета конструкций на сейсмостойкость 5
2.1. Основные понятия динамики конструкции 5
2.1.1. Число степеней свободы 5
2.1.2. Свободные и вынужденные колебания неконсервативного
осциллятора 7
2.1.3. Свободные и вынужденные колебания дискретных систем. ..10
2.2. Основная сейсмологическая информация 15
2.2.1. Характеристики силы землетрясения. Сейсмические шкалы15
2.2.2. Количественные характеристики сейсмических движений
грунта 17
2.2.3. Синтезированная модель сейсмического воздействия СА-48221..21
2.3. Общие принципы обеспечения сейсмостойкости АЭС 24
2.3.1. Предварительные замечания 24
2.3.2. Категории сейсмостойкости элементов АЭС 24
2.3.3. Требования по сейсмостойкости к элементам различных
категорий 26
3. Методы расчета конструкций на сейсмостойкость 27
3.1. Предварительные замечания 27
3.2. Статическая теория сейсмостойкости 27
3.3. Линейно-спектральная теория сейсмостойкости 28
3.3.1. Предварительные замечания 28
3.3.2. Модальные инерционные сейсмические нагрузки 29
3.3.3. Модальный сейсмический отклик конструкции 31
3.3.4. Суммарный расчетный сейсмический отклик системы 32
3.3.5. Число собственных форм, учитываемых в расчете 34
3.3.6. Преимущества и недостатки линейно-спектральной теории
3.4. Динамический метод 36
4. Модельная задача для защемленной балки 39
4.1. Задача о свободных колебаниях 39
4.1.1. Метод МКЭ. Основные соотношения 39
4.1.2. Блочный метод Ланцоша 40
4.1.3. Аналитическое решение 42
4.1.4. Конечно-элементное решение 44
4.1.5. Сравнение с аналитическим решением 45
4.2. Статический метод 47
4.2.1. Постановка задачи 47
4.2.2. Расчет в программном комплексе ANSYS 48
4.3. Линейно-спектральный метод 51
4.3.1. Постановка задачи 51
4.3.2. Расчет в программном комплексе ANSYS 53
5. Динамический анализ системы с одной степенью свободы 56
5.1. Аналитическое решение 56
5.2. Решение в комплексе ANSYS 58
6. Заключение 59
7. Список литературы 60
Во все времена человечество старалось предотвратить разрушительные последствия землетрясения такие, как разрушение важных промышленных объектов, жилых зданий, гибель людей. В последнее время достигнуты результаты в таких науках, как геология, механика грунтов, появились новые методы строительства и новые материалы для строительства. Также появилась потребность в качественных прогнозировании сейсмостойкости таких ответственных объектов как АЭС, в результате чего начали разрабатываться специальные метода для оценки их сейсмостойкости, прочности и работоспособности.
Объект данного исследования: методы расчета сейсмостойкости различных сооружений на примере задачи о защемленной балке, анализ результатов и сравнение методов, выявление достоинств и недостатков каждого из них.
Цель исследования: разобраться в методах расчета в программном комплексе ANSYS на примере некоторой модельной задаче, для которой эти расчеты несложно проводятся, разобраться в их достоинствах и недостатках.
Проблема исследования данных методах была затронута в таких книгах, как «Экстремальные воздействия на сооружения» А.Н. Бирбраера и А.Ю. Роледера и «Расчет конструкций на сейсмостойкость» А.Н. Бирбраера, на которую автор опирался при написании данной работы.
В книге А.Н. Бирбраера и А. Ю. Роледера «Экстремальные воздействия на сооружения» авторы сразу начинают рассказ о системе с n степенями свободы и описывают метод линейно-спектрального анализа для расчета таких систем, а также метод динамического анализа, но применительно к системам с n степенями свободы. Практически все формулы даны без вывода, и автор ссылается на книгу А.Н. Бирбраера «Экстремальные воздействия на сооружения».
В книге А.Н. Бирбраера «Расчет конструкций на сейсмостойкость» сказано и пояснено на рисунках, как приводить сложную систему к более простой - с n степенями свободы, подробно рассказано про все основные методы расчета на сейсмостойкость: статический, линейно-спектральный и динамический.
Попробуем и мы разобраться с этими методами, тоже рассматривая несложные системы.
В данной работе были исследованы такие методы расчета конструкций на сейсмостойкость, как статический, линейно-спектральный и динамический. На модельном примере было проведено сравнение статического и линейно-спектрального методов, обоснована применимость статического метода только в качестве оценки, для точных расчетов нужно использовать линейно-спектральный или динамический метод, также была основана технология применения этих методов с помощью программного комплекса ANSYS.
Также на простейшем примере колебательной системы с одной степенью свободы был проведен динамический расчет для разных коэффициентов демпфирования, чтобы показать наглядно, как ведет себя система при разной степени диссипации и был освоен еще один метод анализа конструкций на сейсмическое воздействие в программном комплексе ANSYS.
