Научные статьи \ Прикладные науки. Медицина. Технология \ Строительство. Строительные материалы. Строительно-монтажные работы

Продольно-поперечный изгиб балки. Решение в различных программных комплексах

Продольно-поперечный изгиб балки. Решение в различных программных комплексах

Автор: Савченко Алексей Владимирович, Иоскевич Антон Владимирович, Хазиева Лина Фахимовна, Нестеров Артем Андреевич, Иоскевич Василий Владимирович

Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy

Статья в выпуске: 11 (38), 2015 года.

Бесплатный доступ

В данной статье рассматривается задача о продольно-поперечном изгибе балки. Целью авторов является анализ возможности определения перемещений в закритической области программными комплексами (ПК). Решение такого типа задач является важным аспектом нелинейного анализа стержневых систем. В качестве рассматриваемых ПК выбраны наиболее распространенные в России SCAD, ЛИРА-САПР и ЛИРА 10 (ООО "Лира Софт"), а также относительно новый для российского рынка SAP2000. Приводятся аналитические решения. Аналитические решения сравниваются с решениями, полученными в программных комплексах. Приводятся рисунки полученных результатов перемещений. Сделаны выводы о возможностях программных комплексов в рамках поставленной задачи. При написании статьи были использованы научные труды отечественных и зарубежных теоретиков метода конечных элементов.

Еще

Продольно-поперечный изгиб, нелинейный расчет, метод конечных элементов, программные комплексы, лира-сапр, лира 10

Короткий адрес: https://sciup.org/14322197

IDR: 14322197   |   УДК: 69.04

Solution of the longitudinal and transverse bending beam in different software package

This article examines the issue of longitudinal and transverse bending beam. The author's task is to analyze the possibility of determining movements in the supercritical region using the software package. The solution of this type of problems is an important aspect of the non-linear analysis of beam systems. There were selected the most common in Russia, SCAD, LIRA-SAPR and LIRA 10, and the new for the Russian market SAP2000. The analytical solutions are presented. The analytical solutions are compared with the solutions obtained in the software package. Pictures of the results of displacements are presented, too. The results of research show the possibilities of software systems within the task. In writing the article there were used scientific works of domestic and foreign theorists of finite element method.

Еще

Список литературы Продольно-поперечный изгиб балки. Решение в различных программных комплексах

  • Данилин А.Н. Решение задач нелинейной механики гибких систем методом наилучшей параметризации. Дис. д-ра физ.-мат. наук: 01.02.04. М., 2005. 290 c.
  • Краковский М.Б. Связь программы «ОМ СНиП ЖЕЛЕЗОБЕТОН» с программными комплексами SCAD и ЛИРА//Бетон и железобетон. 2007. № 1 (544). С. 8-12.
  • Степанов А.С., Мельников В.А. Сравнение расчетов по СНиП 2.02.01-87 и по результатам применения специализированных программ//Строительство уникальных зданий и сооружений. 2014. № 7 (22). С. 9-23.
  • Иоскевич А.В., Савченко А.В. Сравнение ПВК SCAD Office и Лира-САПР на примере расчёта башни связи//Строительство уникальных зданий и сооружений. 2014. № 10 (25). С. 7-21.
  • Мангушев Р.А., Сахаров И.И. Сравнительный анализ численного моделирования системы «зданиефундамент-основание» в программных комплексах SCAD и PLAXIS//Вестник гражданских инженеров. 2010. № 3. С. 96-101.
  • Теплых А.В. Применение оболочечных и объемных элементов при расчетах строительных стальных конструкций в программах SCAD и Nastran с учетом геометрической и физической нелинейности//Инженерно-строительный журнал. 2011. № 3. С. 4-20.
  • Гарифуллин М.Р., Ватин Н.И. Устойчивость тонкостенного холодногнутого профиля при изгибе -краткий обзор публикаций//Строительство уникальных зданий и сооружений. 2014. № 6 (21). С. 32-57.
  • Назмеева Т.В. Несущая способность сжатых стальных тонкостенных элементов сплошного и перфорированного сечения из холодногнутого С-профиля//Инженерно-строительный журнал. 2013. № 5. С. 44-51.
  • Мануйлов Г.А., Косицын С.Б. Исследование устойчивости круговых арок с жестко заделанными концами под действием сосредоточенной силы//Вестник МИИТ. 2005. № 13. С. 82-89.
  • Мануйлов Г.А., Косицын С.Б. Исследование устойчивости круговых двухшарнирных арок с учетом влияния начальных несовершенств//Строительная механика и расчет сооружений. 2009. №1. С. 17-23.
  • Мануйлов Г.А., Косицын С.Б. Исследование явления потери устойчивости и закритического равновесия некоторых элементов тонкостенных конструкций при помощи комплекса NASTRAN . Систем. требования: AdobeAcrobatReader. URL: http://www.mscsoftware.ru/document/conf/Moscow_conf/conf2012/stend/09.pdf (дата обращения: 02.07.2015).
  • Погорелов А.В. Цилиндрические оболочки при закритических деформациях: I. Осевое сжатие. Х.: Изд-во Харьковского университета, 1962. 52 с.
  • Погорелов А.В. Цилиндрические оболочки при закритических деформациях: II. Внешнее давление. Х.: Издво Харьковского университета, 1962. 63 с.
  • Вольмир А.С. Гибкие пластинки и оболочки. М.: Гостехиздат, 1956. 420 с.
  • Воронков С. Расчет и проектирование строительных конструкций в программном комплексе SAP2000//САПР и графика. 2014. №2 (208). С. 41-44.
  • Варвак П.М., Бузун И.М. Метод конечных элементов: учебное пособие для вузов. К.: Вища школа, 1981. 176 с.
  • Ильин В.П., Карпов В.В. Численные методы решения задач строительной механики: справочное пособие. М.: Вышэйшая школа, 1990. 349 с.
  • Розин Л.А. Стержневые системы как системы конечных элементов. Л.: Издательство ЛГУ, 1975. 237 с.
  • Розин Л.А. Вариационные постановки задач для упругих систем. Л.: Издательство ЛГУ, 1978. 224 с.
  • Розин Л.А. Теоремы и методы статики деформируемых систем. Л.: Издательство ЛГУ, 1986. 276 с.
  • Розин Л.А. Задачи теории упругости и численные методы их решения. Л.: Издательство ЛГУ, 1998. 532 с.
  • Стренг Г., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов. Пер. с англ. М.: Мир, 1977. 351 с.
  • Елисеев В.В. Механика упругих тел. СПб.: Издательство СПбГПУ, 2003. 336 с.
  • Городецкий А.С., Евзеров И.Д. Компьютерные модели конструкций. К.: Факт, 2005. 344 с.
  • Перельмутер А.В., Сливкер В.И. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа. М.: ДМК Пресс, 2007. 600 с.
  • Перельмутер А.В., Сливкер В.И. Устойчивость равновесия конструкций и родственные проблемы. Том 1. М.: Изд-во СКАД СОФТ, 2007. 704 с.
  • Семенов П.Ю. Стержневой конечный элемент для расчетов с большими перемещениями и вращениями//Проблемы нелинейной механики деформируемого твердого тела. Труды второй международной конференции. -Казань: НИИММ им. Н.Г. Чеботарева, 2009.
  • Hartmann, F. Structural analysis with finite elements/F. Hartmann, C. Katz. -Berlin: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007. -597 p.
  • Ibrahimbegovic, A. Nonlinear solid mechanics. Theoretical formulations and finite element solution methods/A. Ibrahimbegovic. -Springer Science + Business Media B.V, 2009. -574 p.
  • Li, J. A geometrically exact curved beam theory and its finite element formulation/implementation: thesis master of science in aerospace engineering/Jing Li. -Blacksburg, Virginia, 2000. -117 p.
  • Reddy, J.N. Introduction to the finite element method/J.N. Reddy. -Oxford: Oxford University Press, 2005. -4
  • Stangl, M. A large deformation finite element for pipes conveying fluid based on the absolute nodal coordinate formulation/M. Stangl, J. Gerstmayr, H. Irschik//Proceedings of the ASME 2007 international design engineering technical conferences & computers and information in engineering conference IDETC/CIE. -Las Vegas, 2007. -P.10.
  • Xiao, N., Zhong, H. Non-linear quadrature element analysis of planar frames based on geometrically exact beam theory/International Journal of Non-Linear Mechanics, Vol. 47, 2012, pp. 481-488.
  • Sprague, M.A., Geers, T.L. Legendre spectral finite elements for structural dynamics analysis/Communications in Numerical Methods in Engineering, Vol. 24, 2008, pp. 1953-1965.
  • Yu, W., Blair, M. GEBT: A general-purpose nonlinear analysis tool for composite beams/Composite Structures, Vol. 94, 2012, pp. 2677-2689.
  • S.R. Eugster, C. Hesch, P. Betsch and Ch. Glocker Director-based beam finite elements relying on the geometrically exact beam theory formulated in skew coordinates Int. J. Numer. Meth. Engng, 97:111-129, 2014.
  • Sander O. Geodesic finite elements for Cosserat rods. International journal for numerical methods in engineering,
  • 82 (13), 1645-1670, 2009.
  • Zupan E., Maje M., Zupan D. The quaternion-based three-dimensional beam theory. Computer methods in applied mechanics and engineering, 198, 3944-3956, 2009.
  • Лалин В.В., Беляев М.О. Изгиб геометрически нелинейного консольного стержня. Решение по теориям Кирхгофа и Коссера-Тимошенко//Инженерно-строительный журнал. 2015. № 1 (53). С. 39-55.
  • Соловей Н.А., Кривенко О.П. Конечноэлементные модели исследования нелинейного деформирования оболочек ступенчато-переменной толщины с отверстиями, каналами и выемками//Инженерно-строительный журнал. 2015. № 1 (53).С.56-69.
  • Лалин В.В., Розин Л.А. Вариационная постановка плоской задачи геометрически нелинейного деформирования и устойчивости упругих стержней//Инженерно-строительный журнал. 2013. № 1 (36). С.87-96.
  • Лалин В.В., Яваров А.В. Построение и тестирование конечного элемента геометрически нелинейного стерня Бернулли-Эйлера//Жилищное строительство. 2013. №5. С. 51-54.
  • Лалин В.В., Кушова Д.А. Геометрически нелинейное деформирование и устойчивость плоских упругих стержней с учетом жесткостей на растяжение-сжатие, сдвиг и изгиб//International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2013. №4 (9). С. 178-185.
  • Гордеева А.О., Ватин Н.И. Расчетная конечно-элементная модель холодногнутого перфорированного тонкостенного стержня в программно-вычислительном комплексе SCAD Office//Инженерно-строительный журнал. 2011. №3 (21). С. 36-46.
  • Васылев В.Н., Гаранжа И.М. Особенности построения расчетной конечно-элементной модели многранных гнутых стоек в программно-вычислительном комплексе SCAD Office//Металлические конструкции. 2009. №2 (15). С.133-140.
  • Тимошенко С.П. Сопротивление материалов, т. II. М.: Наука, 1965. 480 с.
  • Степин П.А. Сопротивление материалов. Учебник.12-е изд., стер. СПб.: Лань, 2012. 320 с.
  • Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем. М.: Наука, 1967. 984 с.
  • Бронштейн И.Н., Семендев К.А. Справочник по математике. М.: Наука, 1964. 680 с.
  • Евзеров И.Д. Геометрически нелинейные задачи после потери устойчивости//Труды семинара "Компьютерные методы в механике сплошной среды". 2012-2013. С. 90-102.
  • White D., Hajjar J. Application of Second-Order Elastic Analysis in LRFD: Research to Practice. Engineering journal/American institute of steel construction. 1991. Fourth quarter. Pp. 133-148.
  • Воронков С. SAP2000: Геометрическая нелинейность (большие перемещения) . Систем. требования: Internet Explorer. URL: http://steel-concrete.ru/learning/videouroki/sap2000geometricheskaya-nelineynost-s-uchetom-bolshikh-peremeshcheniy.html (дата обращения: 04.07.2015).
  • Федеральный закон №384-Ф3. Технический регламент о безопасности зданий и сооружений.
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp