Том 16, № 6 (2020)

Исследованы численно-аналитически деревокомпозитные плитно-ребристые изгибаемые панели с обшивками из фанеры и ориентированно-стружечных плит, укладываемых со стыками (разрывами) в обшивке, соединенной с ребрами посредством механических связей. Представлен обзор исследований, посвященных изучению и повышению эффективности таких панелей. На основе теории расчета составных стержней А.Р. Ржаницына составлена математическая модель, позволяющая выполнить расчет напряженно-деформированного состояния этих конструкций, учитывающая наличие разрывов в обшивке и податливость механических соединений обшивки и ребра. Получено уравнение для определения координаты наиболее опасного сечения в деревянных ребрах при наличии разрывов в обшивке, которые могут не совпадать с серединой пролета. Рассмотрены панели с обшивкой в сжатой зоне с различным расположением стыков, в том числе симметрично относительно середины пролета панели. Для сопоставления результатов напряженно-деформированного состояния рассмотрены панели без стыков в обшивке. Построены графики зависимости максимальных растягивающих напряжений в ребрах в наиболее опасном сечении и максимальных вертикальных перемещений от коэффициента жесткости связей сдвига и расположения стыков в обшивке. Получены значения коэффициентов для инженерного расчета панелей, учитывающих снижение прочностных и деформационных характеристик композитного сечения панелей с разрывами в обшивке по сравнению с панелями без стыков. Сформулированы выводы и рекомендации по результатам проведенных численных исследований, которые могут быть использованы при проектировании деревокомпозитных плитно-ребристых конструкций, а также при подготовке нормативных документов.

Актуальность. Для обеспечения безопасности гидротехнических и гидроэнергетических сооружений требуется организовать постоянный контроль за их состоянием, в том числе произвести установку дополнительной контрольно-измерительной аппаратуры. Также необходимо внедрить современные информационно-диагностические системы, позволяющие в режиме реального времени осуществлять оценку состояния как отдельных элементов сооружения, так и взаимовлияющих конструкций и комплексов сооружений. При этом результаты, представленные в статье направлены на описание фундаментальной структуры построения информационно-диагностической системы нового поколения, разрабатываемой в рамках программно-аппаратного комплекса. Цели. Основной целью предлагаемого программно-аппаратного комплекса является повышение уровня безопасности гидротехнических и гидроэнергетических сооружений, оказывающих влияние друг на друга в процессе строительства и эксплуатации. Решаются задачи создания единой платформы для оценки безопасного состояния гидротехнических и гидроэнергетических сооружений в процессе их строительства и эксплуатации, закладываются основы единой унифицированной информационно-диагностической системы на модульной основе, позволяющей проводить сравнение показаний контрольно-измерительной аппаратуры, статистических показателей и расчетных значений, полученных в рамках математического моделирования объектов. Методы. В работе представлена структура взаимодействия отдельных блоков, входящих в программно-аппаратный комплекс, его взаимодействие с пользователем для организации принятия решений при эксплуатации гидротехнических и гидроэнергетических сооружений. Результаты. Реализована модульная оболочка, состоящая из объединенной информационно-диагностической системы, экспертного и расчетного модулей, позволяющая комплексно подходить к вопросу безопасности взаимовлияющих гидротехнических и гидроэнергетических сооружений. Разработаны программные связи для оценки изменения параметров, которые могут привести к отклонениям/нарушениям в работе гидротехнических и гидроэнергетических сооружений.

В основу исследования положена полная система 20 уравнений в криволинейных неортогональных координатах линейной теории тонких оболочек, ранее использованная при статическом расчете длинного развертывающегося геликоида. В статье эта система применена для определения напряженно-деформированного состояния кольцевой и круглой пластин при внешней осесимметричной поверхностной нагрузке, действующей как в плоскости пластин, так и из их плоскости. Полученные результаты для кольцевой пластины в неортогональных координатах расширяют класс задач, которые теперь можно решить аналитически. Они могут быть использованы в качестве первых членов рядов разложения искомых перемещений в случае применения метода малого параметра применительно к длинному развертывающемуся геликоиду.

Рассматриваются вопросы построения дифференциальных уравнений равновесия геометрически и физически нелинейной сплошной среды, находящейся в условиях одномерного плоского деформирования, при аппроксимации диаграмм объемного и сдвигового деформирования квадратичными функциями. Построение физических зависимостей основано на вычислении секущих модулей объемного и сдвигового деформирования. В процессе аппроксимации графиков диаграмм объемного и сдвигового деформирования при помощи двух отрезков парабол секущий модуль сдвига на первом участке является линейной функцией интенсивности деформаций сдвига, секущий модуль объемного расширения - сжатия - линейной функцией первого инварианта тензора деформаций. На втором участке диаграмм и объемного и сдвигового деформирования секущий модуль сдвига является дробной (рациональной) функцией интенсивности деформаций сдвига, секущий модуль объемного расширения - сжатия - дробной (рациональной) функцией первого инварианта тензора деформации. Исходя из предположения об обособленности друг от друга диаграмм объемного и сдвигового деформирования, рассмотрены шесть основных случаев физических зависимостей, обусловленных взаимным расположением точек излома графиков диаграмм объемного и сдвигового деформирования, аппроксимированных двумя параболами каждый. Построенные в статье дифференциальные уравнения равновесия в перемещениях могут найти применение при определении напряженного и деформированного состояний сплошной среды, находящейся в условиях одномерного плоского деформирования. Замыкающие уравнения физических соотношений построены на основе экспериментальных данных и аппроксимированы биквадратичными функциями.

Цель исследования состояла в изучении влияния кривизны скругления торовых поверхностей при формообразовании цилиндрического изделия (стакана) с учетом пластического утонения деформируемого материала на торцевых кромках матрицы и давящего пуансона. Методы. Проанализирована существующая схема определения силовых параметров листовой вытяжки, основанная на допущении реализации в материале некоего абстрактного напряженного состояния, главным образом - условного предела прочности. При этом возможность формообразования изделия без разрушения демонстрирует очевидную завышенность уровня напряжений. Разработана математическая модель объемного напряженного состояния металла, позволяющая оценить деформационное и напряженное состояния при формообразовании холодновытянутого изделия, то есть рассмотрены сворачивание листовой заготовки по торцевому радиусу скругления давящего пуансона и установившийся процесс втягивания заготовки в очаг деформации с последовательным изгибом/спрямлением материала по ребру матрицы. Выявлен уровень радиальных напряжений при сворачивании и растягивании листового материала с учетом его деформационного упрочнения и утонения, определяющих усилие формообразования. Полученные результаты найдут применение в моделировании напряженно-деформированного состояния металла при разработке технологии листовой вытяжки для вычисления величины утонения, оценки уровня радиальных напряжений формообразования скруглений торовых поверхностей по торцевым кромкам матрицы и давящего пуансона, а также расчета силовых параметров формообразования, что позволит предупредить разрушение вытягиваемой детали, гарантируя получение качественной продукции, и точнее подойти к выбору деформирующего оборудования.

Актуальность. При ремонте гидротехнических сооружений (ГТС) часто приходится сталкиваться с задачей их усиления. Среди методов усиления подпорных сооружений наибольший интерес представляют те, что позволяют сразу включать элементы усиления в совместную работу с сооружением и не удалять грунт засыпки со стороны тыловой грани. При выборе ремонтных материалов следует обратить внимание на коррозионностойкие композитные материалы, использование которых в гидротехническом строительстве еще не нормируется, однако область их применения с каждым годом все больше расширяется. Основной целью экспериментальных исследований является усиление железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, в том числе имеющих межблочные строительные швы и наклонные трещины, с помощью предварительно напряженной поперечной арматуры. Методы. Исследования проведены на железобетонной модели балочного типа, усиленной предварительно напряженной поперечной арматурой в зоне образования наклонных трещин. Модель изготовлена с учетом характерных задач, встречающихся при ремонте длительно эксплуатируемых подпорных гидротехнических сооружений, имеющих раскрывшиеся швы и трещины, недостаточное поперечное армирование, низкий коэффициент армирования, начальный прогиб. Результаты. Реализована задача усиления специальной железобетонной модели с помощью предварительно напряженной поперечной арматуры. Получены экспериментальные данные о характере деформирования и разрушения, раскрытии межблочных строительных швов и трещин, напряжениях в арматуре. Даны рекомендации по усилению предварительно напряженной арматурой эксплуатируемых малоармированных железобетонных конструкций ГТС с межблочными строительными швами.

Большинство каменно-кладочных сооружений строилось во времена, когда при их проектировании сейсмический риск не учитывался. Недавние средние и сильные землетрясения показали уязвимость ветхих зданий, особенно построенных из неармированных каменных материалов в развивающихся странах по всему миру. Цель настоящего исследования - оценить сейсмические характеристики и потенциальные возможности существующих каменных, кирпичных строений. Для этого определялась степень укрепления строений, необходимого для сохранения их как бесценного наследия прошлого. Изучение кладки стены, ограниченной деревянной лентой, проводилось с использованием различных программ структурного анализа. Соответствующим образом рассмотрены и введены звенья таких элементов, как крюк, зазор и пружина, в узлах соединения вертикальных и горизонтальных деревянных элементов. В результате выявлено, что традиционные полы и своды существующих конструкций являются уязвимыми и нуждаются в укреплении, чтобы гарантированно противостоять землетрясениям. Предложены необходимые методы улучшения и укрепления существующих зданий. Анализ модифицированной конструкции показывает значительное улучшение динамических характеристик зданий и их общей конструктивной характеристики.