ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения технологической разработки.

В основе алгоритмов лежит нелинейная модель исследования и оценки параметров напряженно-деформированного состояния внецентренно-сжатых и изгибаемых стержневых элементов с шарнирно опертыми концами. Модель справедлива для цельнодеревянных, клееных и армированных элементов.

Наиболее нагруженное сечение элемента представляют в виде совокупности зон, расположенных параллельно его продольной оси. Действующие в сечении напряжения распределяются между зонами в зависимости от конкретной схемы. Различие схем определяется положением нейтральной оси, фронтальностью и глубиной проникания химической среды, проявлением коррозионных процессов, наличием коррозионных трещин. Деформация каждой зоны определяется как функция напряжения, действующего в данной зоне. В случае кратковременного нагружения зависи­мость между напряжениями и деформациями древесины описывается полиномом третьей степени. При длительном нагружении для описания процесса работы древесины принимается нелинейное уравнение теории старения.

Влияние химической среды на древесину рассматривается как фактор, изменяющий во времени ее деформативные и прочностные свойства. Количественно процесс коррозии древесины характеризуется глубиной проникания химической среды в древесину, связанной с временем ее действия степенной функцией. Для описания закона деформирования арматуры с физическим пределом текучести принимается кусочно-линейная зависимость. Считается, что физико-механические характеристики стальной арматуры под влиянием агрессивной среды не изменяются.

Напряженно-деформированное состояние стержневых элементов при любом уровне нагружения определяется с использованием условий равновесия, в которых главный вектор и главный момент записываются для конкретной схемы распределения напряжений и деформаций в сечении элемента. Закон движения стержня описывается системой дифференциальных уравнений, получаемых дифференцированием уравнений равновесия по параметру нагружения в случае кратковременного нагружения или по времени при длительном действии нагрузки. Процесс разрушения моделируется с использованием критерия устойчивости в виде равенства вариаций внутренних и внешних моментов при равенстве нулю вариаций внутренних усилий, а также условий прочности по ограничению величины предельных деформаций древесины.

Для реализации нелинейных моделей расчета стержневых элементов деревянных конструкций в условиях химической коррозии при кратковременных и длительных силовых воздействиях разработан программный комплекс дляIBMPC.

Модель расчета стержневых систем с учетом физической и геометрической нелинейности предусматривает итерационный процесс определения усилий во всех рассматриваемых сечениях элементов системы. В нулевой итерации система рассматривается как упругая с постоянными жесткостями на изгиб по длине элементов, разбитых на отдельные участки. Затем каждому упругому участку сопоставляется эквивалентный участок элемента с неупругими деформациями. Его напряженно-деформированное состояние определяется из решения систем дифференциальных уравнений, описывающих движение стержня при кратковременном или длительном нагружении. В каждой последующей итерации по внутренним усилиям и изгибающим моментам, полученным из предыдущей итерации, корректируются значения изгибных жесткостей. Изменение жесткостей учитывается с помощью эквивалентных модулей деформаций. Для анализа устойчивости элементов системы используется критерий в виде равенства вариаций внутренних и внешних моментов. Условию потери несущей спо­собности всей системы соответствует расходимость вычислительного процесса.

Для численной реализации модели разработана программа для ЕС ЭВМ, которая позволяет рассчитывать стержневые системы при сложных режимах нагружения и воздействия химической среды.