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
Строительная механика

Диссертационная работа:

Говинд Прасад Ламичхане. Исследование напряженно-деформированного состояния пересекающихся отсеков тонких оболочек методом глобальных элементов : дис. ... канд. техн. наук : 05.23.17 Москва, 2007 272 с. РГБ ОД, 61:07-5/2318

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 5

ВВЕДЕНИЕ 10

краткий исторический обзор развития

ТЕОРИИ ОБОЛЧЕК

1.1. Краткий исторический обзор развития теории оболочек 16 1 * Краткий обзор теории и методов расчета оболочек

сложной геометрии 27

1 _ Современное состояние вариационно-разностных мето
дов расчета оболочечных конструкций 37

1.3.1. Вариационный подход - общая теоретическая основа численных методов решения задач теории

оболочек 37

Вариационно-разностные методы решения задач
расчета оболочечных конструкций 41

ГЛАВА П. РАСЧЕТ ОБОЛОЧЕК СЛОЖНОЙ ГЕОМЕТРИИ ВАРИАЦИОННО-РАЗНОСТНЫМ МЕТОДОМ (ВРМ).

2.1. Алгоритм вариационно-разностного метода расчета пла
стин и оболочек сложной геометрии 51

2.1.1. Принцип Лагранжа. Уравнения теории тонких

оболочек 51

2.1.1. Конечно-разностные схемы

2.1.3. Узловая матрица жесткости. Система
алгебраических уравнений узловых
перемещений 59

МЕТОД ГЛОБАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РАСЧЕТА ПЕРЕСЕКАЮЩИХСЯ ОТСЕКОВ ОБОЛОЧЕК

Примеры пересекающихся отсеков оболочек

3.1.1. Примеры тонкостенных конструкций
из отсеков оболочек реализованных
в строительной практике

  1. Примеры тонкостенных конструкций пересекающихся отсеков оболочек (пластинчатые конструкции)

  2. Примеры пересекающихся отсеков оболочек(пластинчатые и оболочечные

конструкции)

  1. Примеры пересекающихся отсеков оболочек(резные поверхности)

  2. Примеры пересекающихся отсеков оболочек и пластин, используемые в тестовых расчета

Вариационно-разностный метод и метод
глобальных элементов в расчете
пересекающихся отсеков оболочек

3.2.1 Связь поверхностной и глобальной систем координат для резных поверхности Монжа.

3.2.2 примеры пересечений конструкций
с разной геометрии

  1. Пересечение пластинчатых элементов

  2. Расчет пересечений цилиндрических оболочек

ГЛАВА IV.

4.1. 4.2.

РАСЧЕТ ПЕРСЕНКАЮЩИХСЯ ОБОЛОЧЕК МЕТОДОМ ГЛОБАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Расчет пластинчатой тонкостенной конструкции...

Расчет оболочки на действие собственного веса....

93 ПО

Программа расчета тонкостенных
конструкций методом глобальных
элементов(МГЭ)

Приложение III. Методика ввода исходных данных и
вывода результатов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение I.

Приложение II.

Примеры пересекающихся отсеков оболочек и таблицы и графики

тестовых расчетов.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

1. Обозначения геометрических величин, описывающих резные поверхности Монжа:

/?(«, V) - радиус-вектор резной поверхности Монжа, заданной в

криволинейных координатах (и, V);

р(а, Р) - радиус-вектор резной поверхности Монжа в линиях главных

кривизн;

{а, р) - координатная сеть в линиях главных кривизн

к> X - кривизна и кручение направляющей линии У (и).

в{и) - угол между нормалью направляющей кривой v и начальным

вектором ё0(и)

#0 = #(0) константа интегрирования, начальный угол между векторами

ё0(и)иу(и).

v{u) нормаль направляющей кривой

J 1 _ орты прямоугольной системы координат с началом в полюсе

поверхности;

2. Обозначения величин, используемых при разработке алгоритма вариационно-разностного метода:

Э-

полная энергия деформаций оболочек;

UT, Uu - потенциальная энергия тангенциальных и изгибных деформаций соответственно;

А - работа внешних сил;

Т, М- векторы тангенциальных и изгибных внутренних усилий соответственно; є, х - векторы тангенциальных и изгибных деформаций срединной

поверхности оболочки соответственно; Тъ Тг, 7з - нормальные и касательные тангенциальные усилия соответственно;

Ми Мі, М3 - изгибающие и крутящий моменты соответственно;

Єи є2, є$ - относительные тангенциальные линейные деформации и деформации сдвига срединной поверхности оболочки соответственно;

Хь Хъ Хъ - изменения главных кривизн и удвоенное изменение кривизны кручения оболочки соответственно;

с = г— жесткость оболочки на растяжение (сжатие);

\-vl

j-i* з

d j- - изгибная жесткость оболочки (цилиндрическая жесткость);

Е, v, h- модуль продольной упругости, коэффициент Пуассона

материала и толщина оболочки, соответственно;

[N\ - матрица связи между усилиями и деформациями в законе Гука (матрица упругости);

У о координаты срединной поверхности оболочки, записанной в линиях главных кривизн;

A\,Ai- коэффициенты первой квадратичной формы срединной

поверхности оболочки, заданные в линиях главных кривизн;

k\,ki~ главные кривизны срединной поверхности;

Щ Щ> Щ- компоненты вектора перемещений срединной поверхности оболочки (w, = и, u2=v, m3=w);

N\, N2 - число шагов (разбиений) сетки вдоль координатных осей сії и аг соответственно;

Индексы 1,2,3 показывают направление вдоль координатных осей а, 0 и нормали т соответственно.

3. Обозначения геометрических величин, описывающих резные поверхности Монжа:

р(м, V) - радиус-вектор резной поверхности Монжа, заданной в

криволинейных координатах (u, V);

р(а, р) - радиус-вектор резной поверхности Монжа в линиях главных

кривизн;

(а, Р) - координатная сеть в линиях главных кривизн

> X - кривизна и кручение направляющей линии г (и).

0(и) - угол между нормалью направляющей кривой v и начальным

вектором 0(и)

в6 = в(0) константа интегрирования, начальный угол между векторами

ё0(и) и v(u).

у (и) нормаль направляющей кривой

Jf j,k- 0P прямоугольной системы координат с началом в полюсе

поверхности;

4. Обозначения величин, используемых при разработке алгоритма вариационно-разностного метода:

Э-

полная энергия деформаций оболочек;

Ut, Uu - потенциальная энергия тангенциальных и изгибных деформаций соответственно;

А - работа внешних сил;

Г, М- векторы тангенциальных и изгибных внутренних усилий соответственно;

є ,х~ векторы тангенциальных и изгибных деформаций срединной поверхности оболочки соответственно; Т\, Г2, 7з - нормальные и касательные тангенциальные усилия соответственно;

Ми М2, М) - изгибающие и крутящий моменты соответственно;

еъ ^ Еъ _ относительные тангенциальные линейные деформации и деформации сдвига срединной поверхности оболочки соответственно;

Хъ Хь Хь - изменения главных кривизн и удвоенное изменение кривизны кручения оболочки соответственно;

с = J- жесткость оболочки на растяжение (сжатие);

1-И

Ef? a=——y~ изгабная жесткость оболочки (цилиндрическая жесткость);

Щ1-\г)

Е, v, h - модуль продольной упругости, коэффициент Пуассона

материала и толщина оболочки, соответственно;

[N] - матрица связи между усилиями и деформациями в законе Гука (матрица упругости);

А о координаты срединной поверхности оболочки, записанной в линиях главных кривизн;

A\,Ai- коэффициенты первой квадратичной формы срединной поверхности оболочки, заданные в линиях главных кривизн;

к\, к2- главные кривизны срединной поверхности;

щ и2, щ- компоненты вектора перемещений срединной поверхности оболочки («, = и, и2 =v, щ =w);

Nu N2 - число шагов (разбиений) сетки вдоль координатных осей oil и аг соответственно;

Индексы 1,2,3 показывают направление вдоль координатных осей a, fi и нормали т соответственно.

Введение к работе:

Актуальность темы

Тонкостенные пространственные конструкции типа оболочек являются наиболее экономичными конструкциями, и находят широкое применение в самых разнообразных отраслях промышленности: химическом машиностроении, приборостроении, строительстве промышленных и гражданских зданий. Это объясняется тем, что оболочки сочетают в себя относительную легкость с высокой прочностью. Наиболее широко используется классические типы тонкостенных конструкций: оболочки вращения цилиндрические и конические оболочки, пологие и складчатые оболочки, по методам расчета которых имеется обширная литература. Однако на практике встречается необходимость использования и более сложных пространственных форм, в том числе пространственные конструкции из пересекающихся отсеков оболочек одинаковой или различной геометрии.

Решающие факторы при применении той или иной формы оболочек для различных целей могут служить:

1. Архитектурная выразительность - при покрытии спортивных со
оружений и общественных зданий.

2. Конструктивная особенность - при покрытии большепролетных
общественных и промышленных зданий без промежуточных опор, что
позволяет модернизировать технологические процессы с минимальными
затратами труда и времени.

  1. Технологическое требование - при конструировании оборудования химической промышленности, спиральной камеры и отсасывающей трубы гидротурбин и т.д.

  2. Воздействие окружающей среды играет особую роль при выборе оптимальной формы оболочки в авиа и судостроении, поскольку геометрия корпуса должна обеспечить наименьшее сопротивление окружающей среды, прочность и надежность конструкции в целом.

Методы расчета конструкции сложных геометрических форм разработаны недостаточно. Поверхности сопрягаемых отсеков оболочек дают широкую возможность создания обширного класса новых конструкционных форм. Выше сказанное обуславливает актуальность темы диссертации.

Цель диссертационной работы

Она состоит в разработке методов расчета и исследовании напряженно-деформированного состояния пересекающихся отсеков оболочек. Конструирование оболочек различных очертаний на основе этих поверхностей, реализация на ЭВМ численного метода расчета оболочек и проведении расчета пересекающихся отсеков оболочек.

Научная новизна работы

  1. Разработаны новые архитектурные формы на основе пересекающих отсеков оболочек, с различными направляющими и образующими плоскими кривыми, представленные с помощью графических средств системы MathCAD.

  2. Разработан алгоритм расчета пересекающихся оболочек методом глобальных элементов.

  3. Разработан модуль программного комплекса расчета тонкостенных пространственных конструкции вариационно-разностным методом, реализующей расчет пересекающихся отсеков оболочек.

  4. Проведены расчеты пересекающихся отсеков оболочек и плоскостных систем на основе вариационно-разностного метода и метода глобальных элементов на различные виды нагрузок.

  5. Построены эпюры внутренних усилий и напряжений и проведен анализ напряженно-деформированного состояния пересекающихся отсеков оболочек, на основе полученных численных результатов.

Научная и практическая ценность работы

Предложенные в диссертации конструктивные формы тонкостенных конструкций, алгоритм расчета и программный комплекс по расчету пересекающихся отсеков оболочек на основе вариационно-разностного метода и метода глобальных элементов могут быть использованы непосредственно на практике реального проектирования тонкостенных оболочек, выполненных из линейно-упругого материала. По единому алгоритму вариационно-разностного метода и метода глобальных элементов можно решать задачи расчета пересекающихся оболочек, а так же конструкций, состоящих из оболочек и плоских элементов.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на

XL (2004 г.), XLI (2005 г.), XLII (2006 г.) научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава инженерного факультета РУДН.

На совместном заседании кафедры сопротивления материалов и кафедры строительных конструкций и сооружении инженерного факультета РУДН (ноябрь 2004г.).

На конференции на всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи «НТШ-2004», ВВЦ РФ, 7-10 июля 2004 г.

Публикации

По материалам диссертации опубликованы 5 научных работ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из наименований и приложений. Общий объем диссертации страниц: страницы основного текста, рисунка, таблицы, страниц списки литературы и страницы приложений.

Подобные работы
Проскурнова Ольга Алексеевна
Совершенствование расчетов сочлененных оболочек при упруго-пластическом состоянии материала на основе метода конечных элементов
Сергеев Андрей Викторович
Разработка физико-механических моделей и методов расчета элементов конструкций из различных структурно-неоднородных материалов на основе применения метода конечных элементов
Тюкалов Юрий Яковлевич
Решение задач строительной механики методом конечных элементов в напряжениях на основе функционала дополнительной энергии и принципа возможных перемещений
Шеин Александр Иванович
Метод сеточной аппроксимации элементов в задачах строительной механики нелинейных стержневых систем
Табанюхова Марина Владимировна
Решение задач прочности элементов сооружений с концентраторами методом фотоупругости
Моисеенко Маргарита Олеговна
Метод расчета разномодульных прямоугольных тонкостенных элементов конструкций с разрывными параметрами с учетом нелинейностей
Егорычев Олег Олегович
Исследования колебаний плоских элементов конструкций
Герасимов Сергей Иванович
Накладная голографическая интерферометрия для исследования полей деформаций и напряжений в элементах конструкций
Марченко Сергей Сергеевич
Восьмиугольный объемный конечный элемент с векторной аппроксимацией полей перемещений для исследования деформирования оболочек вращения
Демин Владимир Анатольевич
Экспериментальное и теоретическое исследование напряженно-деформированного состояния двухфазной вязкоупругой среды

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