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:

Столяров Николай Николаевич. Автоматизированный синтез оптимальных стержневых конструкций типа плоских рам : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.17 / Столяров Николай Николаевич; [Место защиты: С.-Петерб. гос. архитектур.-строит. ун-т].- Санкт-Петербург, 2008.- 175 с.: ил. РГБ ОД, 61 08-5/1321

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность На сегодняшний день в практике строительства и реконструкции зданий широкое применение получают плоские металлические каркасы. Эта востребованность объясняется технологичностью их изготовления, простотой монтажа и эксплуатации Одним из определяющих показателей эффективности этих конструкций остается расход материала, который затрачивается на создание элементов и узлов сопряжений Уменьшить массу материала, определяющего основную долю расходов (50-55 %) от общей стоимости конструкции, позволяет применение средств САПР в сочетании с бионичесчкими принципами

При проектировании несущих стальных каркасов требуется учитывать как параметрические, так и структурные свойства конструкции, такие как геометрические формы, взаимное расположение элементов, их размеры и тип поперечных сечений, что позволяет эффективно размещать материал в пространстве, а следовательно, и снизить массу конструкции в целом

Несмотря на свою актуальность, большая часть работ по проблемам экономии материала в конструкциях посвящена только вопросам параметрического синтеза Структурному синтезу уделяется внимание, совершенно не сопоставимое с важностью этой задачи в общем цикле проектирования строительных конструкций Данная проблема связана со сложностью формализации задач структурного синтеза В большей части они представляют собой нелинейные многоэкстремальные задачи математического программирования, сопряженные с большими трудностями при их решении

Большинство известных подходов к решению задачи структурного синтеза не предлагают средств для описания необходимых ограничений, что существенно могло бы снизить сложность задачи Поэтому актуальной является разработка такой модели структурного синтеза, которая позволяет учесть дополнительную информацию о сочетаемости элементов в составе искомого решения

Ввиду большой размерности и сложности задачи синтеза предлагается применение алгоритмической модели оптимизации рамных конструкций с блочно-иерархическим сочетанием В данном случае весь процесс синтеза разбивается на совокупность последовательных взаимосвязанных уровней На каждом уровне синтезируется не объект в целом, а определенные подсистемы и их свойства, требуемые только на рассматриваемом уровне Это существенно упрощает решение задачи, поскольку на смену простого перебора вариантов приходит целенаправленный поиск глобального экстремума Такая методика дает наибольший эффект при использовании бионического принципа траекториальных структур

На основании вышеизложенного можно утверждать, что разработка алгоритмической модели оптимизации конструкций, сочетающей блочно - иерархический подход и бионические принципы является актуальной задачей, при реализации проектирования плоских металлических каркасов

Цель и задачи работы Разработка методологии синтеза плоских металлических каркасов оптимальных по массе на основе бионического принципа траек-ториальных структур средствами САПР

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи

развитие методологии расчета и оптимизации стержневых конструкций на основе теории и метода бионического синтеза конструктивных систем, разработанных Темновым В. Г,

моделирование НДС стержневых конструкций по предпагаемой методике,

разработка математической модели задачи автоматизированного синтеза плоских стержневых систем, оптимальных по массе,

разработка модульной программы для решения задач расчета и оптимизации по предложенному алгоритму

Научная новизна работы. Разработана алгоритмическая модель оптимизации и расчета стержневых систем на основе бионического принципа траектори-ального строения применительно к плоским металлическим каркасам зданий

Разработан метод применения структурного синтеза к решению задачи минимизации массы конструкций металлических каркасов Составлены уравнения равновесия для расчета плоских стержневых систем с учетом всех компонентов НДС, в связи с чем появляется возможность при проектировании несущих каркасов учитывать как параметрические, так и структурные свойства конструкции

Разработана методика сведения нелинейной, невыпуклой задачи синтеза к линейной на основе бионического принципа траекториальных структур (эвристические методы) Сформулирована постановка решения задачи синтеза в три этапа по блочно-иерархическому методу Установлено, что данная методика распространяется на весь класс стержневых конструкций

Получены эффективные конструктивные решения для плоских металлических каркасов (плоские портальные рамы), позволяющие снижать массу конструкции до 12 %

Практическое значение работы. Разработана инженерная методика расчета и оптимизации конструкций каркасов, а в целом и их синтеза, исходя из энергетического подхода анализа конструкций

Алгоритмическая модель расчета оптимизации стержневых конструкций находит применение в научно-исследовательских, проектных и конструкторских организациях при исследовании и проектировании в автоматизированном режиме оптимальных конструкций зданий и сооружений В работе проанализирована работа плоских каркасов зданий в упругой стадии работы материала, при изменении структуры конструкции

Выявлено, что традиционное использование расчетных схем конструкций по «шарнирным моделям» ведет к увеличению массы конструкции на 15 % и делает возможным применять к данным системам только параметрический синтез С учетом всех компонентов плоского НДС появляется возможность при проектировании несущих каркасов конструкций учитывать как параметрические, так и структурные свойства конструкции, такие как геометрические формы, взаимное

расположение элементов, их размеры и тип поперечных сечении, что позволяет эффективно размещал, маїериал в пространстве, а следовательно, и снизить массу конструкции в целом

Проведено сравнение результатов синтеза по предложенной методике с вариантными расчетами, выполненными с помощью других программных средств (SCAD, Лира, STARK), что подтверждает целенаправленность метода

Результаты исследований (алі орит мическая модель) положены в основу разработки программного комплекса для синтеза плоских каркасов зданий

Внедрение результатов исследовании. На основании выполненных исследований разработана модульная программа для синтеза плоских каркасов зданий

Результаты диссертационной работы, представленные в виде инженерной методики расчета и оптимизации плоских каркасов зданий, приняты к внедрению в ОАО "СПбЗНИиПИ" Конструктивный проект портальных рам, разработанный по предложенной методике, внедрен к применению в ГУП «ГОРГПРОЕКТ»

Предложенная методика также используется при проектировании зданий в проектных и научно-исследовательских институтах

Апробация работы Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на 58-й и 60-й Международных научно-технических конференциях молодых ученых, проходивших в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете в 2005 и 2007 гг, а также на 62-й, 63-й и 64-и научных конференциях профессорско-преподавательского состава Санкт-Петербургского юсударственного архитектурно-строительного университета в 2005, 2006, 2007 і г, а также на Международной научно-практической конференции «Реконструкция Санкт-Петербург 2005», проходившей в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете в 2005 г

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 6 научных публикациях, в том числе одна статья в центральных рецензируемых изданиях, включенных в перечень ВАК РФ

Структура диссертации Диссертация состоит из введения, пяти основных глав, выводов, приложений и списка литературы Объем работы составляет 174 страницы машинописного текста, 77 рисунков и 3 таблицы Список литературы содержит 171 наименование, из них И8 - на русском языке

На защиту выносятся:

алгоритмическая модель оптимизации и расчета стержневых систем на основе бионического принципа т раекториалыюго строения применительно к плоским металлическим каркасам зданий,

методика сведения нелинейной, невыпуклои задачи синтеза к линейной на основе бионическою принципа траекториальных структур,

модульная программа для решения задачи синтеза плоских каркасов зданий,

разработанные эффективные конструктивные решения для плоских ме-ыллических каркасов (плоские портальные рамы)

Подобные работы
Саяпин Сергей Николаевич
Анализ и синтез раскрываемых на орбите прецизионных крупногабаритных механизмов и конструкций космических радиотелескопов лепесткового типа
Романова Юлия Станиславовна
Средства и методы математического обеспечения синтеза конструкций РЭС АСУ по функциональным и производственным критериям
Кондрашенков Игорь Станиславович
Модели и средства синтеза несущих конструкций автоматизированных систем управления в радиоэлектронной промышленности
Бахвалов Алексей Юрьевич
Электромеханические устройства с дискретной вторичной частью: алгоритмы анализа и синтеза и усовершенствованные конструкции
Орлов Алексей Владимирович
Автоматизация синтеза моделей теплонагруженных нетиповых конструкций радиоэлектронных средств на базе типовых элементов
Шерин Константин Юрьевич
Модели и алгоритмы синтеза типоразмерных рядов базовых несущих конструкций для автоматизированных систем управления
Соколов Алексей Михайлович
Методология синтеза нечетких моделей прочности для совершенствования соединений элементов конструкций вагонов
Лебедев Дмитрий Владимирович
Проектирование и разработка технологического процесса намотки сложнопрофильных конструкций типа воздухозаборника двигателя самолета
Савельев Валерий Владимирович
Обоснование типа и конструкций одежд лесовозных автомобильных дорог
Клюев Сергей Васильевич
Оптимальное проектирование конструкций башенного типа

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