НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o747.Pdf (1353.45Кб)

УДК 624.074.5

Россия, Сибирский федеральный университет

Протяженные тонкостенные конструкции с различной формой поперечного сечения имеют широкое распространение в машиностроении: это различного назначения трубопроводы, элементы сложных решетчатых конструкций зданий, ферм и т.д.
Для расчетов подобных конструкций, как правило, используется их упрощенная модель в виде набора одномерных стержневых элементов. Однако использование упрощающих гипотез теории стержней позволяет оценить только работу всей конструкции в целом, не учитывая локальные места возможных концентраций напряжений, а также рост значений касательных напряжений для тонкостенных элементов и соответствующую им депланацию поперечного сечения. Недостатки такого упрощения особенно сильно проявляются при расчетах тонкостенных конструкций с неосесимметричной формой поперечного сечения открытого профиля.
Для решения изложенной проблемы разработана методика расчета, которая состоит из двух этапов и позволяет рассчитывать протяженные тонкостенные конструкции в целом, с возможностью получения уточненных решений для отдельных локальных областей.
На первом этапе протяженная конструкция в глобальной постановке моделируется пространственной стержневой системой с эквивалентными условиями нагружения и закрепления, которая рассчитывается известными методами механики стержней.
На втором этапе в стержневой модели выделяется локальный участок, который преобразуется в твердотельную модель и транслируется в ППП Ansys (Nastran и др.) с соответствующими граничными условиями в виде векторов усилий и перемещений, полученными на этапе расчёта стержневой конструкцию. Для трансляции выделенного локального участка, предварительно в программе задается действительная геометрия поперечного сечения и положение его центра масс, относительно которого будет размещаться продольная ось стержня, к которой приводятся граничные условия. Граничные условия по краям выделенного участка преобразуются со стержневой модели в эквивалентные нагрузки твердотельной объемной модели.
Разработанные методы расчета стержневой конструкции, а также выделения локального участка и его трансляция в виде твердотельной модели в ППП Ansys (Nastran и др.) с соответствующими граничными условиями автоматизированы и оформлены в виде законченного программного продукта.

1. Дарков А.В., Шапошников Н.Н. Строительная механика. СПб.: Лань, 2005. 656 с.
2. Агамиров Л.В. Сопротивление материалов. М.: Астрель , 2003. 256 с.
3. Власов В.З. Избранные труды. Т. 2. Тонкостенные упругие стержни. Принципы построения общей технической теории оболочек. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1963. 507 с.
4. Ржаницын А.Р. Строительная механика. М.: Высшая школа, 1982. 400 с.
5. Бычков Д.В. Строительная механика стержневых тонкостенных конструкций. М.: Госстройиздат, 1962. 387 с.
6. Новожилов В.В., Черных К.Ф., Михайловский Е.И. Линейная теория тонких оболочек. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2010. 380 с.
7. Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластинки и оболочки: пер. с англ. 3-е изд. М.: Либроком, 2009. 640 с.
8. Сильченко П.Н., Кудрявцев И.В., Михнев М.М. Система дифференциальных уравнений для элемента волноводного тракта космических аппаратов // Международная конференция по дифференциальным уравнениям и динамическим системам (Суздаль, 2-7 июля 2010 г.): тез. докл. Суздаль, 2010. С. 172-174.
9. Сильченко П.Н., Кудрявцев И.В. О проблеме решения системы дифференциальных уравнений динамического состояния волноводов при запуске КА связи // Международная научная конференция “Обратные и некорректные задачи математической физики” (Новосибирск, 5-12 августа 2012 г.): тез. докл. Новосибирск, 2012. C. 327-328.
10. Полянин А. Д., Зайцев В.Ф., Журов А.И. Методы решения нелинейных уравнений математической физики и механики. М.: Физматлит, 2005. 256 с.
11. Сухотерин М.В. Метод суперпозиции исправляющих функций в задачах теории пластин. СПб.: Изд-во СПбПУ, 2009. 265 с.
12. Галанин М.П. Методы численного анализа математических моделей. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. 591 с.
13. Сильченко П.Н., Кудрявцев И.В., Михнёв М.М. Обеспечение прочности и точности крупногабаритных волноводно-распределительных систем КА связи // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2012. № 1. С. 112-117.
14. ANSYS 14.5 Help, 2011.
15. Clough R.W., Penzien J. Dynamics of Structures. New York: McGraw-Hill, 1993. 752 p.
16. Przemieniecki J.S. Theory of Matrix Structural Analysis. New York: Dover Publications, 2010. 480 p.
17. Yokoyama T. Vibrations of a hanging Timoshenko beam under gravity // Journal of Sound and Vibration. 1990. Vol . 141, no . 2. P . 245-258. DOI: 10.1016/0022-460X(90)90838-Q
18. Нашиф А., Джоунс Д., Хендерсон Дж. Демпфирование колебаний: пер. с англ. М.: Мир, 1988. 448 с.
19. Тестоедов Н.А., Сильченко П.Н., Кудрявцев И.В., Михнев М.М., Халиманович В.И., Наговицин Н.В., Гоцелюк О.Б., Барыкин Е.С. Статический анализ прочностных параметров складчатых тонкостенных оболочечных конструкций волноводов с замкнутым поперечным сечением: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012661200 РФ. 2012.
20. Тестоедов Н.А., Сильченко П.Н., Кудрявцев И.В., Михнев М.М., Халиманович В.И., Наговицин В.Н., Синьковский Ф.К. Квазистатический анализ складчатых тонкостенных оболочечных конструкций волноводов: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012661201 РФ. 2012.
21. Тестоедов Н.А., Сильченко П.Н., Кудрявцев И.В., Михнев М.М., Халиманович В.И., Наговицин В.Н. Модальный анализ складчатых тонкостенных оболочечных конструкций волноводов с замкнутым поперечным сечением: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012661204 РФ. 2012.
22. Тестоедов Н.А., Сильченко П.Н., Кудрявцев И.В., Михнев М.М., Халиманович В.И., Наговицин В.Н., Гоцелюк О.Б. Анализ вынужденных колебаний складчатых тонкостенных оболочечных конструкций волноводов с замкнутым поперечным сечением: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012661199 РФ. 2012.
23. Сильченко П.Н., Кудрявцев И.В., Михнев М.М., Наговицин В.Н., Гоцелюк О.Б. Модуль экспорта локального участка стержневой модели складчатых тонкостенных оболочечных конструкций волноводов с замкнутым поперечным сечением в твердотельную модель Nastran: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012661197 РФ. 2012.
24. Сильченко П.Н., Кудрявцев И.В., Михнев М.М., Наговицин В.Н., Гоцелюк О.Б. Модуль экспорта локальной области складчатых тонкостенных оболочечных конструкций волноводов с замкнутым поперечным сечением из стержневой модели в твердотельную модель Ansys: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012661198 РФ. 2012.