Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Диссертационная работа:

Швачко Сергей Николаевич. Математическое моделирование несущих конструкций осесимметричных емкостных сооружений для хранения жидкостей : диссертация... кандидата технических наук : 05.13.18 Брянск, 2007 226 с. РГБ ОД, 61:07-5/2814

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

1 ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ЕМКОСТНЫХ
СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ 9

  1. Осесимметричные сооружения промышленных предприятий как объект проектирования 9

  2. Специфика проектирования металлических резервуаров 12

  3. Специфика проектирования железобетонных резервуаров 15

  4. Специфика проектирования водонапорных башен. 20

  5. Обзор методов расчета осесимметричных емкостных сооружений. 24

Выводы по главе 1 33

2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ЕМКОСТНЫХ
СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ 34

  1. Геометрическая модель резервуаров и водонапорных башен 34

  2. Математическая модель нагрузок на элементы сооружений 43

  1. Осесимметричные нагрузки 43

  2. Предварительное напряжение сооружения кольцевой арматурой... 44

  3. Модель нагрузок, возникающих при крене осесимметричного сооружения 47

  4. Модель ветровой нагрузки, действующей на боковую поверхность сооружения 48

  5. Модель нагрузки от жидкости на круговую поверхность 53

  6. Модель локальной нагрузки, действующей на круговую поверхность 55

  7. Модель циклично симметричной нагрузки. 58

  8. Модель нагрузки, распределенной по произвольному закону... 60

2.3 Модели граничных условий 61

  1. Модель винклеровского упругого основания 62

  2. Модель внешних дискретных связей 64

2.3.2 Модель внутренних дискретных связей 68

Выводы по главе 2 72

3 КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНАЯ МОДЕЛЬ И АЛГОРИТМЫ АНАЛИЗА
НАПРЯЖЕННаДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ
ОБОЛОЧЕЧНЫХ И МАССИВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 73

  1. Оболочечный осесимметричный конечный элемент 73

  2. Кольцевой конечный элемент с треугольным поперечным сечением...., 79

  3. Алгоритмы анализа напряженно-деформированного состояния осесимметричных оболочечных и массивных конструкций 82

  1. Алгоритм анализа комбинированной массивно-оболочечной системы 82

  2. Алгоритм анализа сооружения на дискретных внешних связях 84

  3. Алгоритм определения эквивалентных нагрузок от внутренних связей 86

3.3.4 Алгоритм анализа НДС водонапорной башни на стадии монтажа.. 87
Выводы по главе 3 88

4 РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА AXIS-LQ 2.1 89

4.1 Структура и характеристики программного комплекса AXIS-Lq 2.1 89

  1. Программные средства разработки комплекса 89

  2. Визуализация исходных данных и результатов расчета 91

  3. Информационная подсистема 94

4.2 Расчетные модули 100

  1. Модуль определения компонентов осесимметричного НДС 100

  2. Модуль определения компонентов несимметричного НДС 100

  3. Модуль определения напряжений в листовых конструкциях 101

  4. Модуль определения напряжений в массивных конструкциях 102

  5. Модуль проверки прочности и устойчивости листовых конструкций 102

  6. Модуль расчета армирования сечений железобетонных элементов104

4.3 Модули подготовки проектной документации 108

  1. Модуль подготовки текстовой проектнойдокументации 108

  2. Модуль подготовки графической проектной документации 109

Выводы по главе 4 114

5 РЕШЕНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ 115

5.1 Моделирование НДС металлического резервуара 115

  1. Описание объекта исследования 115

  2. Моделирование работы металлического резервуара на стадии эксплуатации 117

5.2 Моделирование НДС железобетонного резервуара 119

  1. Описание объекта исследования 119

  2. Моделирование работы железобетонного резервуара на стадии эксплуатации 122

  3. Анализ влияния предварительного напряжения на НДС резервуара124

5.3 Моделирование НДС водонапорной башнина стадии монтажа и
эксплуатации 126

  1. Описание объекта исследования 126

  2. Моделирование работы водонапорной башни на стадии эксплуатации с учетом крена 126

5.3.3 Моделирование работы водонапорной башни на стадии мштажа. 128
Выводы по главе 5 132

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 133

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 136

ПРИЛОЖЕНИЯ 146

Приложение А Вывод матрицы жесткости осесимметричного оболочечного

конечного элемента по методу ортогонализации Годунова 147

Приложение Б Решение тестовых задач по программе AXIS-Lq 2.1 152

Приложение В Руководство пользователя по программе AXIS-Lq 2.1 166

Приложение Г Синтаксис языка программирования AxisDrawing 220

Приложение Д Программа построения развертки резервуара 222

Приложение Е Материалы внедрения 224

Введение к работе:

Актуальность проблемы. Осесимметричные сооружения получили широкое распространение в различных отраслях промышленности для хранения жидкостей К таким сооружениям относятся цилиндрические резервуары и водонапорные башни

В последнее время уровень требований к расчету подобных сооружений значительно вырос Это связано с расширяющейся практикой строительства в районах со сложными климатическими условиями, тенденцией увеличения емкости хранилищ, возросшими объемами реконструкции, а также интеграцией национальной экономики в мировую систему В существующей практике проектирования резервуаров и водонапорных башен остаются нерешенными многие задачи, такие, как учет совместной работы сооружения и грунта, анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) сооружений на стадии монтажа и при реконструкции, учет крена сооружений и другое

Одним из путей решение этих задач является поиск новых моделей сооружений, а также методов их расчета Учитывая специфику таких сооружений, возможно использование осесимметричной модели расчета с применением осесимметричных высокоточных оболочечных конечных элементов для моделирования наземных конструкций и кольцевых конечных элементов для моделирования фундамента Метод ортогональной прогонки Годунова позволяет с исключительной точностью вычислять значения коэффициентов матрицы жесткости оболочечных элементов

Использование осесимметричной модели позволяет значительно снизить затраты машинного времени и увеличить точность расчета

Цель работы. Увеличение точности и снижение трудоемкости расчета несущих конструкций осесимметричных емкостных сооружений за счет использования новых математических моделей, эффективных численных методов и алгоритмов

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи

1) Разработать комплекс математических моделей и алгоритмов, позволяющих
выполнять следующие этапы проектирования

синтез структуры осесимметричного емкостного сооружения,

формализация расчетной схемы и подготовка данных для автоматизированного расчета,

определение перемещений, усилий и напряжений в элементах сооружения,

проверка прочности и устойчивости стальных конструкций,

расчет армирования железобетонных конструкций,

вывод текстовой и графической информации

  1. Разработать информационную подсистему, структуру и состав баз данных нормативной и справочной информации

  2. Реализовать разработанные алгоритмы в рамках специализированного программного комплекса

  3. Проанализировать эффективность выполненных разработок на примере анализа основных типов емкостных сооружений

Объект исследования. Математические модели и методы расчета осесимметричных емкостных сооружений для хранения жидкости

Методы исследования. Системный анализ, математическое моделирование, формализация, декомпозиция, параметрический синтез, численные методы строительной механики, метод ортогональной прогонки, метод конечных элементов

Научная новизна.

предложены методики параметризации осесимметричных оболочечных конструкций и фундаментов емкостных сооружений для хранения жидкости,

предложена модель в рядах Фурье основных несимметричных нагрузок, действующих на осесимметричные сооружения,

разработана модель внутренних и внешних дискретных связей пространственных сооружений на основе осесимметричной модели,

предложены осесимметричные схемы расчета емкостных сооружений для хранения жидкости с учетом совместной работы сооружения с фундаментом и основанием, крена, а также осесимметричная схема расчета водонапорной башни в стадии монтажа,

разработан специализированный язык программирования для формирования чертежей,

разработана функциональная структура, информационное, программное и методическое обеспечение специализированного программного комплекса (ПК) по расчету и проектированию осесимметричных сооружений

Достоверность научных результатов подтверждена путем решения контрольных примеров, имеющих точное аналитическое решение, сравнения результатов расчета с результатами, полученными по существующим универсальным пакетам конечно-элементного анализа, а также экспериментальным использованием разработанного ПК

Практическое значение и внедрение. Реализованные в программном комплексе модели, методы, алгоритмы и информационное обеспечение создают условия для повышения научно-технического уровня проектов за счет оптимальности принимаемых решений, уменьшения затрат машинного времени и увеличения точности расчета, обеспечивая при этом существенное снижение трудоемкости проектирования и повышенную степень детальной проработки конструктивных решений

Результаты работы были использованы на ОАО БЗМТО (г Брянск) при экспертизе типового проекта водонапорной башни емкостью 50 м3 в с Дарковичи Брянского района Брянской области и на НП "Приокский ЭКЦ" (г Тула) при экспертизе железобетонного резервуара емкостью 30000 м'вг Унеча Брянской области

Апробация и публикации. Основные положения диссертационной работы докладывались на международных научно-практических конференциях "Современные проекты, технологии и материалы для строительного, дорожного комплексов и жилищно-коммунального хозяйства" (Брянск- 19-20 апреля 2001 г, 10-11 апреля 2002 г, 15-16 апреля 2004 г), на международной научно-технической конференции "Проблемы строительного и дорожного комплексов" (Брянск - 11-13 ноября 2003 г, 5-6 октября 2006 г ), на всероссийской научно-практической конференции "Современные тенденции развития строительного комплекса Поволжья" (Тольятти - 14-16 сентября 2005 г), на международной научно-практической конференции "Регион - 2006 Конкурентоспособность бизнеса и технологий как фактор реализации общенациональных проектов" (Брянск - 23-24 мая 2006 г) и на международной научно-практической конференции "Аграрный форум - 2006" (Сумы - 25-29 сентября 2006 г) Материалы диссертации опубликованы в двенадцати статьях общим объемом 65 страниц

На защиту выносятся: комплекс математических моделей структурно-параметрического синтеза и анализа цилиндрических резервуаров и водонапорных башен, методы и алгоритмы анализа осесиммегричных сооружении, функциональная структура специализирован його программного комплекса, информационное, методическое и программное обеспечение разработанного ПК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, ос-іювньїх иыводов, библиографии и орашиеинй. Изложеш из 145 машинописных страницах, содержит 118 рисунков, 27 таблиц, 6 приложении общим объемом 81 страница.

Подобные работы
Виноградова Ирина Александровна
Математическое моделирование течений жидкости и газа в каналах сложных геометрических форм на базе численного метода контрольного объема
Богомолов Дмитрий Валерьевич
Аппроксимация поля скоростей при моделировании течений жидкости вихревыми методами
Лапин Василий Николаевич
Численное моделирование течений несжимаемой жидкости в аэрогидродинамических установках
Амер Махмуд Аль-Рваш
Математическое моделирование течения вязкоупругой жидкости в канале вискозиметра с падающим грузом
Семёнов Михаил Викторович
Математическое моделирование отрывных течений жидкости и газа в окрестности шара
Ярославов Александр Олегович
Математическое моделирование фильтрации неньютоновских жидкостей в слоисто-неоднородных пластах и разработка методик статического анализа геолого-промысловой информации
Колбая Тимур Чичикович
Математическое моделирование нестационарного течения сжимаемой жидкости и диагностика исполнительных устройств
Шагарова Анжелика Анатольевна
Математическое моделирование процесса течения высоковязких жидкостей с маловязким пристенным слоем в шнековых машинах
Винников Владимир Владимирович
Численное моделирование течений вязкой несжимаемой жидкости в областях с подвижными границами
Клевцова Анна Владимировна
Численное моделирование внутренних течений электропроводящей жидкости

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net