МОДЕЛИРОВАНИЕ ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ,
ПОДКРЕПЛЕННЫХ СТЕРЖНЯМИ КОРОБЧАТОГО СЕЧЕНИЯ

Чернов Сергей Анатольевич, кандидат технических наук, преподаватель, колледж экономики
и информатики, Ульяновский государственный технический университет
(Россия, г. Ульяновск, ул.Северный Венец, 32), 727122@mail.ru 

624.074 

Актуальность и цель. При расчете методом конечных элементов оболочки и пластины, подкрепленных стержнями, в конечно-элементной модели стержень представляет собой линию, наделенную соответствующими физическими и геометрическими характеристиками с расположением в плоскости конструкции. Особенности крепления стержня не учитываются. Наиболее часто используются стержни коробчатого квадратного сечения. Цель работы – обеспечить расчет подкрепленной оболочки и пластины стержнями коробчатого квадратного сечения с использованием конечных элементов с узлами по контурам сечений, соответствующим узлам крепления стержня.
Материалы и методы. Исследования проводятся на основе метода конечных элементов с использованием дискретных расчетных схем и программных средств.
Результаты. В стандартной конечно-элементной постановке с помощью матриц переноса узловых сил и перемещений получены выражения в блочной форме матриц жесткости балочных конечных элементов с узлами по контурам сечений, соответствующим симметричному креплению стержня и в «шахматном» порядке. Моделирование подкрепленных конструкций, полнее отражающее силовое и кинематическое взаимодействие стержней, пластин и оболочек в узлах их соединения, реализовано в целевых программах для ЭВМ.
Выводы. Подход к моделированию подкрепленной конструкции позволяет в ее конечно-элементной модели учесть условия крепления стержня коробчатого квадратного сечения, что полнее отражает особенности сопряжения КЭ. Программы расчета на ЭВМ можно рекомендовать для кинематического анализа различных металлических конструкций при оболочечно-стержневой и пластинчато-стержневой их идеализации. 

Ключевые слова

оболочка, пластина, стержень, узлы по контурам сечений, матрица жесткости, подкрепленные конструкции, программа для ЭВМ. 

 Скачать статью в формате PDF

1. Постнов, В. А. Метод суперэлементов в расчетах инженерных сооружений / В. А. Постнов, С.А.Дмитриев, Б. К. Елтышев, А. А. Родионов. – Л. : Судостроение, 1979. – 287 с.
2. Постнов, В. А. Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций / В. А. Постнов, И.Я.Хархурим. – Л. : Судостроение, 1974. – 485 с.
3. Городецкий, А. С. Численная реализация метода конечных элементов / А. С. Городецкий // Сопротивление материалов и теория сооружений. – Вып. ХХ. – Киев : Будивельник, 1973. – С. 31–42.
4. Мяченков, В. И. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов : справочник / В. И. Мяченков, В. П. Мальцев, В. П. Майборода и др. – М. : Машиностроение,1989.–520 с.
5. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006612561. Оболочка как совокупность плоских элементов, подкрепленная тонкостенными стержнями / Дьяков И. Ф., Чернов С. А., Черный А. Н. ; заявитель и правообладатель Ульян. гос. техн. ун-т. – № 2006611769 ; заявл. 30.05.2006 ; зарег. в Реестре программ для ЭВМ 20.07.2006. – М. : Роспатент, 2006.
6. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2012617590. Изгиб пластины, подкрепленной стержнями / Чернов С. А. ; заявитель и правообладатель Ульян. гос. техн. ун-т. – №2012615327 ; заявл. 26.06.2012 ; зарег. в Реестре программ для ЭВМ 22.08.2012. – М. : Роспатент, 2012.
7. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич. – М. : Мир, 1975. – 541 с.
8. Чернов, С. А. О расчете методом конечных элементов емкости реактора на стадии проектирования / С. А. Чернов, И. Ф. Дьяков // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2007. – № 3. – С. 16–20.