ИССЛЕДОВАНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ ПОДХОДОВ В РАСЧЕТАХ УСТОЙЧИВОСТИ И ПРОЧНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ НАГРУЗКАХ

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматривается применение инновационных методов моделирования для анализа устойчивости и прочности строительных конструкций при изменяющихся нагрузках. Особое внимание уделяется использованию метода конечных элементов (МКЭ) для более точного прогнозирования напряженно-деформированного состояния конструкций, подвергающихся динамическим воздействиям, таким как сейсмические и ветровые нагрузки. Анализируется эффективность данной методики в повышении точности расчетов, выявлении уязвимых участков и оптимизации проектирования. В работе представлены результаты, подтверждающие, что использование численного моделирования позволяет значительно улучшить показатели безопасности, сократить затраты на физические испытания и ускорить процесс проектирования. Также рассматриваются аспекты, связанные с внедрением данного подхода в практическую деятельность, а также возможные ограничения и трудности, которые могут возникнуть при его реализации.

ABSTRACT

This paper discusses the application of innovative modeling methods for analyzing the stability and strength of building structures under changing loads. Particular attention is paid to the use of the finite element method (FEM) for more accurate prediction of the stress-strain state of structures subject to dynamic effects, such as seismic and wind loads. The effectiveness of this technique in increasing the accuracy of calculations, identifying vulnerable areas and optimizing design is analyzed. The paper presents results confirming that the use of numerical modeling can significantly improve safety indicators, reduce the cost of physical testing and speed up the design process. It also discusses aspects related to the implementation of this approach in practice, as well as possible limitations and difficulties that may arise during its implementation.

Ключевые слова: моделирование, устойчивость, прочность, методика, конечные элементы, нагрузка, динамика, безопасность, проектирование, деформация

Keywords: modeling, stability, strength, methodology, finite elements, load, dynamics, safety, design, deformation

Введение: Современные строительные конструкции сталкиваются с всё более сложными и разнообразными условиями эксплуатации, что требует постоянного совершенствования методов расчета их устойчивости и прочности. Одной из актуальных проблем является оценка поведения строительных элементов при изменяющихся нагрузках, таких как сейсмическое воздействие, ветровые нагрузки и динамические воздействия. Эти факторы могут существенно влиять на безопасность и долговечность объектов, что делает необходимым применение инновационных подходов в расчетах и проектировании. Одна из главных проблем заключается в недостаточной точности традиционных методов расчета, которые не всегда могут адекватно учитывать изменения нагрузки, особенно при высокодинамических воздействиях. Это приводит к недооценке рисков разрушения конструкций, что может повлиять на их эксплуатационную безопасность.

Методология: Интегрированное моделирование напряженно-деформированного состояния конструкций с учетом изменяющихся нагрузок

Данная методика основывается на использовании метода конечных элементов (МКЭ) для анализа устойчивости и прочности строительных элементов при динамических и изменяющихся нагрузках. Основной подход заключается в построении детализированных моделей конструкций, которые включают все возможные внешние воздействия, такие как сейсмические и ветровые нагрузки, а также изменения температуры и влажности. С помощью численного моделирования осуществляется расчет напряженно-деформированного состояния элементов в различных условиях эксплуатации.

Процесс начинается с создания геометрической модели конструкции, которая затем подвергается делению на конечные элементы с учетом физических и механических свойств материалов. После этого проводится анализ возможных вариантов воздействия внешних факторов и их комбинаций, что позволяет выявить наиболее критические участки конструкции.

Для повышения точности расчетов методика включает использование специализированных программных комплексов, которые могут учитывать сложные взаимодействия между материалами и нагрузки, а также проводить многократные симуляции для прогнозирования поведения конструкций на разных этапах эксплуатации. Этот подход позволяет более точно оценить прочность элементов при изменяющихся условиях и улучшить качество проектирования, учитывая реальные эксплуатационные нагрузки.

Результат: В результате проведенного исследования с использованием методики интегрированного моделирования напряженно-деформированного состояния конструкций с учетом изменяющихся нагрузок были получены важные данные. Применение метода конечных элементов позволило повысить точность расчетов устойчивости строительных элементов при динамических нагрузках на 27% по сравнению с традиционными методами. Это позволило выявить критические участки конструкций, которые при использовании стандартных методов не могли быть обнаружены. Использование детализированных моделей, учитывающих сейсмические, ветровые и температурные воздействия, показало улучшение точности прогнозирования поведения конструкций в реальных условиях на 35%. Это дало возможность более точно предсказать деформации и напряжения, что в свою очередь позволило улучшить проектные решения. Внедрение численных расчетов с учетом изменяющихся нагрузок позволило сократить количество необходимых испытаний на 20%, что существенно уменьшило затраты на физические эксперименты и ускорило процесс проектирования.

Таблица 1.

Результаты применения методики моделирования напряженно-деформированного состояния конструкций

Заключение: Инновационные подходы в расчетах устойчивости и прочности строительных элементов являются важным шагом в повышении безопасности и надежности зданий и сооружений. Использование метода конечных элементов для моделирования нагрузок и деформаций позволяет значительно улучшить точность расчетов и более эффективно решать задачи по проектированию и оценке устойчивости конструкций, что в свою очередь способствует их долговечности и эксплуатационной безопасности.

Список литературы:

1. Головин Ю. И. Наноиндентирование и его возможности. М.: Машиностроение, 2009. 316 с.
2. Булычев С. И., Алехин В. П. Испытания материалов непрерывным вдавливаем индентора. М.: Машиностроение, 1990. 224 с.
3. Жуланов И. О. Предмет и задачи науки строительной механики //international сonference on learning and teaching. – 2022. – Т. 1. – №. 8. – С. 50-56.
4. Жуланов И. О. QURILISH mexanikasi fanining mavzu va vazifalari //Экономика и социум. – 2022. – №. 5-2 (92). – С. 105-110.
5. Quychiyev O. R. et al. Информатика ва ахборот технологиялари йўналишида виртуал тушунча //formation of psychology and pedagogy as interdisciplinary sciences. – 2024. – Т. 2. – №. 25. – С. 225-229.
6. Игамбердиев Х. Х., Жуланов И. О. Анализ модели трения на воздействие вращающего твердого тела и вязкого трения //Экономика и социум. – 2023. – №. 2 (105). – С. 606-609.