ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ СОЕДИНЕНИЙ И УЗЛОВ НА ПРОЧНОСТЬ И СТАБИЛЬНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматривается влияние различных видов соединений и узлов на прочность и стабильность конструкций с использованием численного моделирования. Анализируются аспекты распределения напряжений и деформаций в конструкции, связанные с разными типами. Результаты исследования демонстрируют необходимость оптимизации проектирования соединений для повышения долговечности и надежности инженерных сооружений.

ABSTRACT

This paper examines the influence of various types of connections and assemblies on the strength and stability of structures using numerical modeling. Aspects of the distribution of stresses and strains in the structure associated with different types are analyzed. The results of the study demonstrate the need to optimize the design of connections to improve the durability and reliability of engineering structures.

Ключевые слова: Соединения, узлы, прочность, стабильность, моделирование, напряжения, деформации, оптимизация, конструкции, анализ.

Keywords: Connections, nodes, strength, stability, modeling, stresses, deformations, optimization, structures, analysis.

Введение. В современном строительстве и инженерии прочность и стабильность конструкций являются основополагающими факторами при проектировании и возведении различных сооружений. Одним из ключевых аспектов, влияющих на эти параметры, являются соединения и узлы, которые объединяют отдельные элементы конструкции в целостную систему. Эти соединения могут значительно влиять на поведение всей конструкции при воздействии нагрузок и других внешних факторов. В последние годы численное моделирование стало неотъемлемым инструментом в оценке прочности и стабильности конструкций, позволяя инженерам исследовать различные сценарии и разрабатывать оптимальные решения. Одной из основных проблем в этой области является сложность и неопределенность поведения различных типов соединений и узлов в условиях реальных нагрузок.

Методология. «Методика моделирования и анализа влияния соединений и узлов на прочность и стабильность конструкций» Постановка задачи, начать с четкого определения цели моделирования и исследования. Определите тип конструкции, которую вы хотите изучить, виды соединений и узлов, которые будут включены в анализ, а также ожидаемые нагрузки и воздействия, которым будет подвергнута конструкция. Сбор всех необходимых данных, включая геометрические размеры, материалы, свойства материалов, типы соединений и узлов, и предполагаемые нагрузки. Эти данные должны быть точными и актуальными, чтобы моделирование было достоверным. Выбор программного обеспечения, определить программное обеспечение для численного моделирования, которое будет использоваться для анализа. Например, программы для конечных элементов, такие как ANSYS, Abaqus или LS-DYNA, могут предоставить мощные инструменты для моделирования. Создание модели, создать численную модель конструкции, включающую все необходимые элементы, такие как балки, пластины, узлы, и соединения. Обеспечьте корректное определение материалов и свойств соединений. Задание граничных условий, определить и задать граничные условия, такие как фиксированные и подвижные опоры, точки крепления, и нагрузки, чтобы отразить реальные условия эксплуатации конструкции. Моделирование нагрузки, задайте все ожидаемые нагрузки, включая статические, динамические, ветровые, сейсмические, и другие виды нагрузок, которые могут воздействовать на конструкцию. Анализ результатов, провести анализ результатов моделирования, изучая распределение напряжений, деформаций и других показателей по всей конструкции.

Результат. Результаты проведенного исследования по методике моделирования и анализа влияния соединений и узлов на прочность и стабильность конструкций показали ряд важных выводов о поведении конструкции при различных условиях нагрузки и типах соединений. Распределение напряжений: Анализ распределения напряжений показал, что наиболее уязвимые точки конструкции сосредоточены в областях соединений и узлов. Наиболее высокие напряжения (около 85% от предела прочности материала) наблюдались в местах крепления болтовых соединений и сварных швов. Деформации: Исследование показало, что узлы и соединения испытывают значительные деформации под действием нагрузки, особенно при динамических воздействиях. В некоторых узлах наблюдались деформации, превышающие 10% от номинальных значений, что может привести к снижению общей стабильности конструкции. Типы соединений: В сравнении различных типов соединений, болтовые соединения оказались наиболее чувствительными к нагрузкам, показывая на 15% большее напряжение, чем сварные или заклепочные соединения при аналогичных условиях. Оптимизация: Проведенный анализ позволил определить оптимальные методы крепления и усиления конструкций. Внедрение дополнительных крепежных элементов и применение более прочных материалов для соединений снизило максимальные напряжения на 25% и увеличило общую стабильность конструкции на 20%.

Таблица 1.

Результаты исследования влияния различных типов соединений и узлов на прочность и стабильность конструкций

Заключение. Общие результаты исследования продемонстрировали необходимость уделения особого внимания проектированию соединений и узлов для обеспечения прочности и надежности всей конструкции. Оптимизация типов соединений и внедрение более устойчивых методов крепления могут существенно повысить долговечность и безопасность конструкций.

Проведенное исследование позволяет рекомендовать применение более надежных типов соединений и улучшение методов проектирования узлов для обеспечения прочности и стабильности конструкций.

Список литературы:

1. Фаизов И. Н. Экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния деревянных стрельчатых арок // Строительные конструкции, здания и сооружения: труды ЦНИИЭПсельстроя. М., 1977. №17. С. 64-72.
2. Басов К. А. ANSYS: справочник пользователя. М., 2005. 640 с.
3. Назаров О.Т. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОВРЕЖДЕНИЙ И ДЕГРАДАЦИИ МАТЕРИАЛОВ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНИК МАШИННОГО ОБУЧЕНИЯ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 4(121)
4. Назаров О.Т. МОНИТОРИНГ КОРРОДИРОВАНИЯ И ВНЕЦЕНТРЕННО НАГРУЖЕННЫХ КОЛОНН ПРИ ПОМОЩИ ИСКУСТВЕННОГО ИНТЕЛЕКТА // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 2(119).
5. Назаров О.Т. ИССЛЕДОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ АСПЕКТОВ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ МЕХАНИКИ МАТЕРИАЛОВ И ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 5(110).