📄Работа №80151
Тема: Исследование напряженно-деформированного состояния стрежней и узлов стропильных ферм из легких стальных тонкостенных конструкций
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
строительство
Объем:
97 листов
Год:
2016
Просмотров:
132
4900
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 6
1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА 7
1.1. Описание технологии ЛСТК 7
1.2. Обоснование расчетной схемы 13
1.3 Обзор состояния вопроса в отечественных нормах 14
1.4. Обзор состояния вопроса в зарубежных нормах 16
1.5. Кривые предельного загружения 19
1.6. Критическая нагрузка 24
2. РАСЧЕТ В СТЕРЖНЕВОЙ ПОСТАНОВКЕ 26
2.1. Сбор нагрузок 26
2.2. Статический расчет 32
2.3. Конструктивный расчет 38
2.4. Выводы по разделу 2 38
3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ПК ANSYS. СТАТИЧЕСКАЯ
ЗАДАЧА 39
3.1. Совершенствование методики расчета несущих элементов рамы из ЛСТК 39
3.2. Алгоритм расчета в ANSYS Workbench/Multiphysics 41
3.3. Статический расчет фермы с помощью объемных конечных элементов. ... 42
3.4. Результаты статического расчета 45
3.5. Выводы по разделу 3 49
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 50
4.1. Численное моделирование образца для эксперимента 50
4.2. Натурные испытания образцов 53
4.3. Выводы по разделу 4 62
5. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ПК ANSYS. ЗАДАЧА
УСТОЙЧИВОСТИ 63
5.1. Расчет на устойчивость 63
5.1. Выводы по разделу 5 65
6. СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА ОБЪЕМНОЙ И СТЕРЖНЕВОЙ
МОДЕЛЕЙ 66
6.1. Выводы и предложения по разделам 3-6: 67
7. РАСЧЕТ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ФЕРМЫ 68
7.1. Внесенные изменения 68
7.2. Расчет модифицированной фермы 68
7.3. Деформации 68
7.4. Напряженно-деформированное состояние 69
7.5. Устойчивость 71
7.6. Экономика 72
7.7. Выводы по разделу 7 74
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 75
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 77
ПРИЛОЖЕНИЯ 79
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Результаты статического расчета фермы 79
1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА 7
1.1. Описание технологии ЛСТК 7
1.2. Обоснование расчетной схемы 13
1.3 Обзор состояния вопроса в отечественных нормах 14
1.4. Обзор состояния вопроса в зарубежных нормах 16
1.5. Кривые предельного загружения 19
1.6. Критическая нагрузка 24
2. РАСЧЕТ В СТЕРЖНЕВОЙ ПОСТАНОВКЕ 26
2.1. Сбор нагрузок 26
2.2. Статический расчет 32
2.3. Конструктивный расчет 38
2.4. Выводы по разделу 2 38
3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ПК ANSYS. СТАТИЧЕСКАЯ
ЗАДАЧА 39
3.1. Совершенствование методики расчета несущих элементов рамы из ЛСТК 39
3.2. Алгоритм расчета в ANSYS Workbench/Multiphysics 41
3.3. Статический расчет фермы с помощью объемных конечных элементов. ... 42
3.4. Результаты статического расчета 45
3.5. Выводы по разделу 3 49
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 50
4.1. Численное моделирование образца для эксперимента 50
4.2. Натурные испытания образцов 53
4.3. Выводы по разделу 4 62
5. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ПК ANSYS. ЗАДАЧА
УСТОЙЧИВОСТИ 63
5.1. Расчет на устойчивость 63
5.1. Выводы по разделу 5 65
6. СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА ОБЪЕМНОЙ И СТЕРЖНЕВОЙ
МОДЕЛЕЙ 66
6.1. Выводы и предложения по разделам 3-6: 67
7. РАСЧЕТ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ФЕРМЫ 68
7.1. Внесенные изменения 68
7.2. Расчет модифицированной фермы 68
7.3. Деформации 68
7.4. Напряженно-деформированное состояние 69
7.5. Устойчивость 71
7.6. Экономика 72
7.7. Выводы по разделу 7 74
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 75
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 77
ПРИЛОЖЕНИЯ 79
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Результаты статического расчета фермы 79
📖 Введение
В своей работе мы исследуем конструктивные решения и устраняем ряд существующих недостатков фермы из ЛСТК.
Объект исследования — легкие стальные тонкостенные конструкции.
Предметом исследования являются ферма из ЛСТК.
Цель исследовать конструктивные решения и устранить ряд существующих недостатков фермы из ЛСТК.
В задачи исследования входит:
1. С помощью метода конечных элементов в объемной постановке исследовать работу конструкции на статическую прочность и устойчивость;
2. Проверить сходимость результатов расчета объемной и стержневой моделей;
3. Экспериментально проверить нормативные рекомендации для расчета болтовых соединений в случае тонкостенных (1,5-2 мм) профилей.
Актуальность данной работы заключается в том, что на сегодняшний момент нет широкого применения моделей по расчету и конструированию фермы из ЛСТК, а за частую рассматриваются только узлы. Все это препятствует развитию и применению таких ферм.
Проблема ЛСТК актуальна не только в России, но и в мире. Хотя такими русскими учеными, как Тимошенко С.П., Власов В.З., Белый Г. И., Перельмутер А. В., Сливкер В. И., Бычков Д.В. был внесен огромный вклад в развитие этого вопроса, но практическое применение и внедрение в нормативную базу исследования получили за рубежом.
Практическая значимость. Работа может быть использована для практического применения при прочностном анализе подобных конструкций. В работе указаны перспективные направления исследования.
Работа состоит из Введения, семи глав глав, Заключения и Библиографического списка. Общий объем работы — 95 страниц. Библиографический список содержит 42 наименования.
Объект исследования — легкие стальные тонкостенные конструкции.
Предметом исследования являются ферма из ЛСТК.
Цель исследовать конструктивные решения и устранить ряд существующих недостатков фермы из ЛСТК.
В задачи исследования входит:
1. С помощью метода конечных элементов в объемной постановке исследовать работу конструкции на статическую прочность и устойчивость;
2. Проверить сходимость результатов расчета объемной и стержневой моделей;
3. Экспериментально проверить нормативные рекомендации для расчета болтовых соединений в случае тонкостенных (1,5-2 мм) профилей.
Актуальность данной работы заключается в том, что на сегодняшний момент нет широкого применения моделей по расчету и конструированию фермы из ЛСТК, а за частую рассматриваются только узлы. Все это препятствует развитию и применению таких ферм.
Проблема ЛСТК актуальна не только в России, но и в мире. Хотя такими русскими учеными, как Тимошенко С.П., Власов В.З., Белый Г. И., Перельмутер А. В., Сливкер В. И., Бычков Д.В. был внесен огромный вклад в развитие этого вопроса, но практическое применение и внедрение в нормативную базу исследования получили за рубежом.
Практическая значимость. Работа может быть использована для практического применения при прочностном анализе подобных конструкций. В работе указаны перспективные направления исследования.
Работа состоит из Введения, семи глав глав, Заключения и Библиографического списка. Общий объем работы — 95 страниц. Библиографический список содержит 42 наименования.
✅ Заключение
В ходе исследования нами были проанализирована ферма из ЛСТК пролетом 2х18 метров.
В ходе работы были получены следующие результаты:
1. Выявлена недостаточность стержневой модели относительно объемной в части: 1) оценки концентрации напряжений в околоузловых зонах, 2) величин влияния защемления стержней.
2. Получены критические усилия с учетом реального защемления стержней в узлах для оценки устойчивости в плоскости/из плоскости.
3. Проведение испытания болтовых соединений выявило несоответствие реальных усилий с расчетными. В связи с этим требуется уточнение методики расчета болтовых соединений, поскольку в ЛСТК предельное состояние по смятию металла наступает намного раньше, чем по срезу болтов. Выявлено неравномерное распределение между болтами воспринимаемых усилий в многоболтовом узле.
4. Чтобы повысить запас по прочности и устойчивости конструкции, а также оптимизировать ее по прочности, жесткости, устойчивости и стоимости был предложен ряд нововведений, а именно:
1. Вместо сечения 2хПС использовать 1 профиль ПГС-СИГМА в положении на ребро, что позволит увеличить сопротивляемость взаимному сдвигу двух полуферм, упростить монтаж и обеспечить экономию металла на накладках. В купе с этим такое решение позволяет более эффективно решить узлы, устранив внецентренное приложение осевой нагрузки.
2. Нижний пояс заменить на двутавр из «черного» металла, что позволит упростить монтаж, удешевить конструкцию, увеличить эффективную высоту фермы уменьшив строительную высоту.
5. Разработанная методика позволила усовершенствовать конструктивное решение узлов и стержней, что повысило устойчивость отдельных стержней в 1,5 раза, жёсткость конструкции на 20%, коэффициенты концентрации до 5 раз и понизило стоимость фермы примерно на 10%.
6. Для более стабильной работы многоболтовых соединений целесообразно уменьшать разность диаметров отверстий и болтов, чтобы включение в работу болтов разных рядов было одновременным.
Выделены направления дальнейшего развития:
1. Для уменьшения деформативности узлов конструкций, а также для уменьшения количества болтов в узлах, целесообразно применение сдвигоустойчивых соединений с использованием высокопрочных болтов.
2. Применяемая методика расчета болтовых соединений предназначена для больших толщин металла и применимо к ЛСТК дает большую ошибку в запас. Для более экономичного конструирования узлов необходимо выработать специальную методику расчета болтовых соединений.
3. Выявлено уменьшение расчетной длины у составного сечения из плоскости из-за не вполне совместной работы, которая заключается в том, что накладки не имеют достаточной жесткости, чтобы сдерживать сдвиг профилей относительно друг друга в продольном направлении. Это ведет к нарушению гипотезы плоских сечений, поэтому нужно решать задачу устойчивости с учетом возможного сдвига для изменения коэффициента расчетной длины.
В ходе работы были получены следующие результаты:
1. Выявлена недостаточность стержневой модели относительно объемной в части: 1) оценки концентрации напряжений в околоузловых зонах, 2) величин влияния защемления стержней.
2. Получены критические усилия с учетом реального защемления стержней в узлах для оценки устойчивости в плоскости/из плоскости.
3. Проведение испытания болтовых соединений выявило несоответствие реальных усилий с расчетными. В связи с этим требуется уточнение методики расчета болтовых соединений, поскольку в ЛСТК предельное состояние по смятию металла наступает намного раньше, чем по срезу болтов. Выявлено неравномерное распределение между болтами воспринимаемых усилий в многоболтовом узле.
4. Чтобы повысить запас по прочности и устойчивости конструкции, а также оптимизировать ее по прочности, жесткости, устойчивости и стоимости был предложен ряд нововведений, а именно:
1. Вместо сечения 2хПС использовать 1 профиль ПГС-СИГМА в положении на ребро, что позволит увеличить сопротивляемость взаимному сдвигу двух полуферм, упростить монтаж и обеспечить экономию металла на накладках. В купе с этим такое решение позволяет более эффективно решить узлы, устранив внецентренное приложение осевой нагрузки.
2. Нижний пояс заменить на двутавр из «черного» металла, что позволит упростить монтаж, удешевить конструкцию, увеличить эффективную высоту фермы уменьшив строительную высоту.
5. Разработанная методика позволила усовершенствовать конструктивное решение узлов и стержней, что повысило устойчивость отдельных стержней в 1,5 раза, жёсткость конструкции на 20%, коэффициенты концентрации до 5 раз и понизило стоимость фермы примерно на 10%.
6. Для более стабильной работы многоболтовых соединений целесообразно уменьшать разность диаметров отверстий и болтов, чтобы включение в работу болтов разных рядов было одновременным.
Выделены направления дальнейшего развития:
1. Для уменьшения деформативности узлов конструкций, а также для уменьшения количества болтов в узлах, целесообразно применение сдвигоустойчивых соединений с использованием высокопрочных болтов.
2. Применяемая методика расчета болтовых соединений предназначена для больших толщин металла и применимо к ЛСТК дает большую ошибку в запас. Для более экономичного конструирования узлов необходимо выработать специальную методику расчета болтовых соединений.
3. Выявлено уменьшение расчетной длины у составного сечения из плоскости из-за не вполне совместной работы, которая заключается в том, что накладки не имеют достаточной жесткости, чтобы сдерживать сдвиг профилей относительно друг друга в продольном направлении. Это ведет к нарушению гипотезы плоских сечений, поэтому нужно решать задачу устойчивости с учетом возможного сдвига для изменения коэффициента расчетной длины.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.