ПАРАМЕТРЫ ЧИСЛЕННЫХ МОДЕЛЕЙ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ДЛЯ СТАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
https://doi.org/10.33979/2073-7416-2023-105-1-43-56
Аннотация
Использование численных моделей для анализа поведения стальных элементов обладает неоспоримыми плюсами и открывает ряд перспективных направлений для исследования сложных или новых конструктивных решений. Развитие вычислительной техники и программных комплексов даёт этому направлению новый этап развития – применение численных моделей в повседневном проектировании. Для более широкого использования численных моделей и обеспечения сопоставимости результатов важно выработать универсальные принципы построения численных моделей с последующей регламентацией в нормативных документах. В рамках данного исследования сделан акцент на применении численных моделей наравне с классическими (формульными) моделями, и в первую очередь для этого выполнен обзор и систематизация наиболее важных параметров численных моделей несущей способности. Представлены указания по назначению свойств материалов, типа конечного элемента, качества сетки, величины и формы несовершенств применительно к стальным конструкциям. Полученные результаты представляют интерес для дальнейших исследований по унификации требований к параметрам численных моделей и их верификации на основании экспериментальных данных с вычислением статистических характеристик неопределённости численной модели.
Об авторе
Виталий Валерьевич Надольский
УО «Брестский государственный технический университет»; Белорусский национальный технический университет
Беларусь
Беларусь
Минск
Список литературы
1. Graciano C., Ayestarán A. Steel plate girder webs under combined patch loading, bending and shear // Journal of Constructional Steel Research. 2013. Vol. 80. P. 202–212. doi:10.1016/j.jcsr.2012.09.018.
2. Kövesdi B., Alcaine J., Dunai L., Braun B. Interaction behaviour of steel I-girders Part I: Longitudinally unstiffened girders // Journal of Constructional Steel Research. 2014. Vol. 103. Pp. 327–343. doi:10.1016/j.jcsr.2014.06.018.
3. Kövesdi B., Alcaine J., Dunai L., Braun B. Interaction behaviour of steel I-girders; part II: Longitudinally stiffened girders // Journal of Constructional Steel Research. 2014. Vol. 103. Pp. 344–353. doi:10.1016/j.jcsr.2014.06.017.
4. Kövesdi B., Kuhlmann U., Dunai L. Combined shear and patch loading of girders with corrugated webs. // Periodica Polytechnica Civil Engineering. 2010. Vol. 54. P. 79–88.
5. Nadolski V., Marková J., Podymako V., Sykora M. Pilot numerical analysis of resistance of steel beams under combined shear and patch loading // Proceedings of conference Modelling in Mechanics 2022, Ostrava, 26-27 May 2022. Ostrava: VSB - Technical University of Ostrava, Faculty of Civil Engineering. 2021. P. 12-19.
6. Seitz M. Longitudinally stiffened girder webs subjected to patch loading. Institute for Structural Design. Universität Stuttgart. 2005. 250 p.
7. Kovacevic S., Markovic N., Sumarac D., Salatic R. Influence of patch load length on plate girders. Part II: Numerical research // Journal of Constructional Steel Research. 2019. Vol. 158. P. 213–229. doi:10.1016/j.jcsr.2019.03.025.
8. Pavlovčič L., Detzel A., Kuhlmann U., Beg D. Shear resistance of longitudinally stiffened panels. Part 1: Tests and numerical analysis of imperfections // Journal of Constructional Steel Research. 2007. Vol. 63(3). P. 337-350.
9. Sinur F., Beg D. Moment–shear interaction of stiffened plate girders—Tests and numerical model verification // Journal of Constructional Steel Research. 2013. Vol. 85. P. 116–129. doi:10.1016/j.jcsr.2013.03.007.
10. Estrada I., Real E., Mirambell E. General behaviour and effect of rigid and non-rigid end post in stainless steel plate girders loaded in shear. Part II: Extended numerical study and design proposal // Journal of Constructional Steel Research. 2007. Vol. 63. P. 985–996. doi:10.1016/j.jcsr.2006.08.0.
11. Ботян С.С., Жамойдик С.М., Кудряшов В.А., Олесиюк Н.М., Писченков И.А. Оценка огнестойкости стальных строительных конструкций с учетом влияния теплообмена с примыкающими смежными конструкциями // Вестн. Ун-та гражд. защиты МЧС Беларуси. 2021. Т. 5. № 3. С. 278-288. doi:10.33408/2519-237X.2021.5-3.278.
12. Надольский В.В. Расчет и конструирование фланцевого соединения элементов прямоугольного сечения, подверженных центральному растяжению // Вестник Полоцкого государственного университета. 2018. № 16. С. 121–130.
13. Перельмутер А. В. , Сливкер. В.И. Расчетные модели сооружений и возможностью их анализа. Москва. СКАД СОФТ, 2011. 732 с.
14. Ljungström N., Karlberg O. Girders with Trapezoidally Corrugated Webs under Patch. Thesis 2010:146. Sweden, Göteborg, 2010. 185 p.
15. Надольский В.В., Подымако В.И. Оценка несущей способности стальной балки методом конечных элементов при совместном действии локальных и сдвиговых усилий // Строительство и реконструкция. 2022. №2 (100). С. 26-43.
16. Надольский В.В., Вихляев А.И. Оценка несущей способности балок с гофрированной стенкой методом конечных элементов при действии локальной нагрузки // Вестник МГСУ. 2022. Т. 17. Вып. 6. С. 693- 706. doi:10.22227/1997-0935.202.
17. BSK. Boverkets Handbok om Stålkonstruktioner, BSK 07, November 2007.
18. Yun X., Gardner L. Stress-strain curves for hot-rolled steels // Journal of Constructional Steel Research. 2017. Vol. 133. P. 36–46.
19. СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*» (с Поправками, с Изменениями N 1, 2). Москва: Стандартинформ, 2017.
20. Буханько А.А. Условие пластичности, связанное с линиями уровня поверхности деформационных состояний, для различных процессов деформирования // Вестник СамГУ. Естественнонаучная серия. 2013. № 9/2(110). С. 43-53.
21. Браутман Л., Крок Р. Композиционные материалы. Том 2: Механика композиционных материалов. Москва : Мир, 1978. 438 с.
22. Soboyejo W.O. Mechanical properties of engineered materials. New York : Marcel Dekker, 2003. 146 p.
23. Wyrzykowski J.W., Pleszakow E., Sieniawski J. Odkształcanie i pękanie metali. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1999. 406 p.
24. Timoshenko S., Woinowsky-Krieger S. Theory of plates and shells. New York : McGraw-Hill, 1959. 580 p.
25. Love A. E. H. On the small free vibrations and deformations of elastic shells // Philosophical trans. of the Royal Society (London), 1888. Vol. 17. Рр. 491—549. doi:10.1098/rsta.1888.0016.
26. Амбарцумян С. А. Теория анизотропных пластин: Прочность, устойчивость и колебания. 2- е изд., доп. Москва : Наука, 1987. 360 с.
27. Reissner E. On the theory of bending of elastic plates // Journal of Mathematical Physics. 1944. Vol. 23. Pр. 184-191.
28. Перушев Е. Г. Развитие и применение МКЭ для решения геометрически нелинейных задач. Дис. канд. техн. наук : Москва. 1984. 215 с.
29. Crisfield M. An arc-length method including line searches and accelerations // Computer methods in Applied Mechanics and Engineering. 1983. Vol. 19. Pр. 1269-1289.
30. Riks E. An incremental approach to the solution of snapping and buckling problems // International Journal of Solids Structures. 1979. № 15. Рр. 529-551.
31. Walz J.E. Accuracy and convergence of finite element approximations. National Aeronautics And Space Administration Hampton Va Langley Research Center. 1968. Pр. 995-1027.
32. Pin T. The convergence of finite element method in solving linear elastic problems // International Journal of Solids and Structures. 1967. Vol. 5. Pр. 865-879.
33. Drabek P., Milota J. Methods of Nonlinear Analysis: Applications to Differential Equations // Springer Science & Business Media. 2007. 568 p.
34. Baum C.E. Energy Norms and 2-Norms // Environmental and Space Electromagnetics. Springer, Tokyo. 1991. 10.1007/978-4-431-68162-5_49.
35. Tur А., Tur V., Lizahub A. An innovative approach to safety of non-linear analysis applied to structural robustness as-sessment // Civil and Environmental Engineering. 2018. № 9. Pр. 137–141.
36. Siemens. Basic Nonlinear Analysis User’s Guide. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. https://docs.plm.automation.siemens.com/ data_services/ resources/ nxnastran/ 10/ help/ en_US/ tdocExt/ pdf/ bas_nonlinear.pdf (Date of access : 08.01.2022).
37. Chacon R., Mirambell E., Real E. Influence of designer-assumed initial conditions on the numerical modelling of steel plate girders subjected to patch loading // Thin-Walled Struct. 2009. Vol. 47. Pр. 391–402.
38. Chacon R. , Serrat M., Real E. The influence of structural imperfections on the resistance of plate girders to patch loading // Thin-Walled Struct. 2012. Vol. 53. Pр. 15–25. doi:/10.1016/j.tws.2011.12.003.
39. Flores R. Resistance of Transversally Stiffened Hybrid Steel Plate Girders to Concentrated Loads. Doctoral Thesis .Barcelona, Polytechnic University of Catalonia, 2009. 221 p.
40. Gozzi J. Patch loading resistance of plated girders - ultimate and serviceability limit state : Doctoral Thesis. Sweden, Luleå University of Technology, 2007. 189 p.
41. Ruff D.C. Der Einfluss von Imperfektionen auf das Tragverhalten von Platten // Stahlbau. 1999. Vol. 68. Pр. 829–834.
42. Ruff D.C. , Schulz U Ergänzende Stellungnahme zum Einfluss von Imperfektionen auf das Tragverhalten von Platten // Stahlbau. 2000. Vol. 69(6). Pр. 503 - 527.
43. Rusch A., Lindner J. Tragfähigkeit von beulgefährdeten Querschnittselementen unter Berücksichtigung von Imperfektionen // Stahlbau. 2001. Vol. 70(10). Pр. 765–774.
44. Schmidt H. Stability of steel shell structures: General report // Journal of Constructional Steel Research. 2000. Vol. 55(1-3). Pр. 159-181.
45. Надольский В.В. Неопределенности расчетных моделей сопротивления стальных конструкций // Вестник Полоцкого государственного университета. 2016. № 8. С. 66–72.
46. Кужава З. Статистическая оценка случайных неправильностей реальных центрально – сжатых стальных стержней // Строительная механика и расчет сооружений. 1982. № 5. С. 61-62.
47. Bjorhovde R. Columns: From Theory to Practice // AISC Engineering Journal. 1988. Vol. 25. Pр. 21–34.
48. Fukumoto Y. Evaluation of multiple column curves using the experimental data-base approach // Journal of Constructional Steel Research. 1983. Vol. 3. Pр. 2-19.
Рецензия
Для цитирования:
Надольский В.В. ПАРАМЕТРЫ ЧИСЛЕННЫХ МОДЕЛЕЙ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ДЛЯ СТАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. Строительство и реконструкция. 2023;1(1):43-56. https://doi.org/10.33979/2073-7416-2023-105-1-43-56
For citation:
Nadolski V.V. PARAMETERS OF NUMERICAL RESISTANCE MODELS FOR STEEL ELEMENTS. Building and Reconstruction. 2023;1(1):43-56. (In Russ.) https://doi.org/10.33979/2073-7416-2023-105-1-43-56
Просмотров:
175
Послать статью по эл. почте 