Статистичний аналіз роботи зварних конструкцій при навантаженнях
The author has compared and analysed the results of machine computation of welded girder load-carrying capacity by the finite-element method and experimental observation of a girder under static load. Satisfactory coincidence of the results at light load and essential divergence of the results at...
Gespeichert in:
| Datum: | 2009 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України
2009
|
| Schriftenreihe: | Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім.Г.Є.Пухова НАН України |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/26953 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Статистичний аналіз роботи зварних конструкцій при навантаженнях / Н. Шингера, Л. Щербак // Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім.Г.Є.Пухова НАН України. — К.: ІПМЕ ім. Г.Є.Пухова НАН України, 2009. — Вип. 51. — С. 51-57. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-26953 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-269532011-09-30T12:13:28Z Статистичний аналіз роботи зварних конструкцій при навантаженнях Шингера, Н.Я. Щербак, Л.М. The author has compared and analysed the results of machine computation of welded girder load-carrying capacity by the finite-element method and experimental observation of a girder under static load. Satisfactory coincidence of the results at light load and essential divergence of the results at high load were revealed. 2009 Article Статистичний аналіз роботи зварних конструкцій при навантаженнях / Н. Шингера, Л. Щербак // Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім.Г.Є.Пухова НАН України. — К.: ІПМЕ ім. Г.Є.Пухова НАН України, 2009. — Вип. 51. — С. 51-57. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. XXXX-0067 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/26953 624.046.5 uk Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім.Г.Є.Пухова НАН України Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
The author has compared and analysed the results of machine computation of
welded girder load-carrying capacity by the finite-element method and experimental
observation of a girder under static load. Satisfactory coincidence of the results at light load and essential divergence of the results at high load were revealed. |
| format |
Article |
| author |
Шингера, Н.Я. Щербак, Л.М. |
| spellingShingle |
Шингера, Н.Я. Щербак, Л.М. Статистичний аналіз роботи зварних конструкцій при навантаженнях Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім.Г.Є.Пухова НАН України |
| author_facet |
Шингера, Н.Я. Щербак, Л.М. |
| author_sort |
Шингера, Н.Я. |
| title |
Статистичний аналіз роботи зварних конструкцій при навантаженнях |
| title_short |
Статистичний аналіз роботи зварних конструкцій при навантаженнях |
| title_full |
Статистичний аналіз роботи зварних конструкцій при навантаженнях |
| title_fullStr |
Статистичний аналіз роботи зварних конструкцій при навантаженнях |
| title_full_unstemmed |
Статистичний аналіз роботи зварних конструкцій при навантаженнях |
| title_sort |
статистичний аналіз роботи зварних конструкцій при навантаженнях |
| publisher |
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України |
| publishDate |
2009 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/26953 |
| citation_txt |
Статистичний аналіз роботи зварних конструкцій при навантаженнях / Н. Шингера, Л. Щербак // Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім.Г.Є.Пухова НАН України. — К.: ІПМЕ ім. Г.Є.Пухова НАН України, 2009. — Вип. 51. — С. 51-57. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
| series |
Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім.Г.Є.Пухова НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT šingeranâ statističnijanalízrobotizvarnihkonstrukcíjprinavantažennâh AT ŝerbaklm statističnijanalízrobotizvarnihkonstrukcíjprinavantažennâh |
| first_indexed |
2025-07-02T22:18:53Z |
| last_indexed |
2025-07-02T22:18:53Z |
| _version_ |
1836575341854851072 |
| fulltext |
51© Н.Я.Шингера, Л.М.Щербак
системы для конкретного значения факторизируемого числа, где a, b, c, d ,f
разряды простого числа:
afdbc bac b bc ac fdc fbd afd afdb badc bdc⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ +
1afdb afdbc bac afdbc⊕ + ⊕ =
1 afdbc bac b bc ac fdc fbd afd afdb badc⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ 0bdc =
1 0fd c b ac afd fdc badc bdc fbdc bac⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ =
0fdc bc bdc c b afdbc acd badc ac⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ =
0ac fdc bdc acfd afdbc afd fbd bc bac d acd⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ =
1 1bd fbd afd afdb b bac fbdc acfd bc⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ =
ac bc fbc fb bac ba fdc bd acfd afd afdb⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕
1d fd bdc fbdc fbd⊕ ⊕ ⊕ ⊕ =
0c a cd b ac f fd afd fc fdc⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ =
В отличии от формулы (5) введенная функция (4) дает возможность
представить исходную систему уравнений в несвязанном виде, что упрощает
дальнейшее ее решение.
1. Жилин А.В., Мохор В.В. Структурный метод факторизации больших целых чисел//
Моделювання та інформаційні технології. Спец. випуск зб. наук. пр. ІПМЕ НАН
України – спец випуск - К.:2008. - С.49 – 57
2. Рабинер Р., Гоулд Б. Теория и применения цифровой обработки сигналов. – М.:
Издательство «МИР», 1978. – 836 с.
3. Василенко О.Н. Теоретико-числовые алгоритмы в криптографии. — М.:МЦНМО,
2003.—328 с.
4. Шнайер Б. Прикладная криптография. – М.: Издательство ТРИУМФ, 2003 – 816 с.:
ил.
Поступила 5.02.2009р.
УДК 624.046.5
Н.Я.Шингера, ТДТУ, м. Тернопіль
Л.М.Щербак, д-р. техн. наук, ТДТУ, м. Тернопіль
СТАТИСТИЧНИЙ АНАЛІЗ РОБОТИ
ЗВАРНИХ КОНСТРУКЦІЙ ПРИ НАВАНТАЖЕННЯХ
The author has compared and analysed the results of machine computation of
welded girder load-carrying capacity by the finite-element method and experimental
observation of a girder under static load. Satisfactory coincidence of the results at light
load and essential divergence of the results at high load were revealed.
52
Вступ. Під дією зовнішніх навантажень в елементах зварних
конструкцій відбуваються пошкодження суцільності аж до руйнування.
Класичні інженерні розрахунки таких металоконструкцій є досить умовними.
Суттєвою перешкодою для отримання достовірних розрахункових
результатів за класичними методиками є варіативність характеристик
зварного шва і навколошовної ділянки (зони термічного впливу) [1].
На сучасному етапі дослідження конструктивних параметрів та
робочого ресурсу типових навантажених зварних металоконструкцій
провідними є роботи Баженова В.А., Дащенка О.Ф., Коломійця Л.В., Оробея
В.Ф. [2, 3, 4]. Особливістю їх досліджень є використання методу скінчених
елементів. Однак збіжність таких розрахунків з фактичними показниками
зварних металоконструкцій не в повній мірі відповідає сучасним вимогам. Це
пояснюється впливом багатьох випадкових чинників як технологічного, так і
експлуатаційного характеру, які не враховуються при такому моделюванні.
Враховуючи недопустимість руйнування для реальних об’єктів, вченими
й інженерами отримані значні об’єми експериментальних результатів, як на
натурних зразках, так і їх масштабних моделях за нормативними методиками.
Важливі дослідження в цьому напрямку виконали R.L.Kashyap,
A.Ramachandra Rao [5], Лейфер Л.А. [6], Болотін В.В. [7], Anston Marson,
Robley Winfrey, Jean C.Hempstead [8]. Отримані за цими результататами
стохастичні моделі характеризують поведінку типових зварних навантажених
металоконструкцій і можуть використовуватись в інженерних розрахунках
для визначення їх конструктивних елементів, режимів навантажень, термінів
експлуатації та рівня надійності при цьому.
Постановка задачі. При експлуатації зварної навантаженої конструкції
в складових елементах та зварних з’єднаннях виникають напруження та
накопичуються різного роду пошкодження. Природно, що чим довше
експлуатувався об’єкт, чим вищими були навантаження, тим більше
пошкоджень накопичилося і тим меншою є його надійність при подальшій
експлуатації.
У даній роботі об’єктом дослідження є масштабна модель (М1:10)
типової зварної тримкої ферми (рис. 1).
Рис. 1. Конструкція досліджуваного зразка
Зразки виготовлені з кутника 25х25х4 мм зі сталі Ст3 ПС. Виробник
ВАТ «Арселор Міттал Кривий Ріг» Сертифікат №Б-1874 від 13.07.2007 року.
53
Механічні властивості матеріалу зразка:
- границя текучості 293 МПа,
- границя міцності 420 МПа;
- відносне видовження 38%.
Зварні шви виконані напівавтоматичним електродуговим зварюванням
електродним дротом діаметром 1,2 мм в середовищі вуглекислого газу.
Дослідження виконані на сервогідравлічній випробувальній машині
СТМ-100 виробництва АНТК ім. Антонова (м. Київ) (сертифікат державної
метрологічної повірки № 147-2 від 15.06. 2008 р.)
Експериментальні зразки встановлювалися на пристосуванні (рис. 2) і
навантажувалися статичними і циклічними зусиллями аж до руйнування.
Розміри зразка для дослідження вибрані виходячи з типової конструкції
ферми, нормативів масштабного моделювання та технічних можливостей
випробувальної машини. Пристосування для випробувальної машини
забезпечує максимальну ідентифікацію експлуатаційних зусиль і
експериментальних.
Досліджуваний зразок 1 встановлено на підставку високої жорсткості 2.
Навантаження на зразок 1 передається траверсою 3 від штока гідроциліндра
4. Миттєві значення зусилля фіксуються динамометром 5, а деформації –
тензодавачем 6.
Метою роботи є отримання діаграм деформування дослідного зразка аж
до його руйнування шляхом комп’ютерного моделюючого експерименту з
використанням програмного пакету ANSYS [4] та за умов реального
силового експерименту. Результати досліджень забезпечать можливість
виявлення реальних закономірностей пошкоджуваності зразків під впливом
експериментальних навантажень та ступінь наближення результатів,
отриманих обома методами.
Рис. 2. Конструкція пристосування для випробування зразка
Виконавши статистичний аналіз отриманих результатів,
встановлюється рівень надійності об’єкту дослідження для кожного
54
діапазону навантажень. Отримана інформація забезпечить можливість з
високою достовірністю прогнозувати настання граничного стану при роботі
зварних фермових металоконструкцій в певному силовому діапазоні, а отже,
максимально використати фактичний ресурс конструкції.
Основні результати. Проведений комп’ютерний моделюючий
експеримент для досліджуваного зразка (рис. 1) за описаною схемою
навантаження (рис. 2). Режим навантажування – статичний. Використаний
програмний пакет ANSYS, який алгоритмічно базується на методі скінчених
елементів.
При розрахунку плоских ферм аналітично метод ґрунтується на аналізі
внутрішніх зусиль шляхом умовного вирізання вузлів і визначенні реакцій в
стержнях за сумою проекцій зусиль на координатні осі (ΣΧ=0, ΣΥ=0) та
сумою моментів відносно кожного з вузлів (ΣΜ=0). Такий підхід є класичним
в опорі матеріалів, тому маємо практичне співпадання результатів
аналітичних розрахунків і комп’ютерного моделюючого експерименту.
Програма ANSYS для даного випадку розрахунку плоских ферм
базуючись на заданні:
• конфігурації та геометричних параметрів ферми;
• типу скінченого елемента;
• типу стержнів, площі їх поперечного перерізу та властивостей
матеріалу стержнів;
• скінченно-елементної сітки;
• умов закріплення та навантаження;
• виконала розрахунки значень загальних та по елементних
деформацій досліджуваної плоскої ферми, епюр зусиль.
Отримані значення максимальних деформації вздовж вертикальної осі
зразка (в місці встановлення тензодавача 6 на рис. 2) в залежності від рівня
навантаження. (таблиця 1, рис. 3).
Таблиця 1
Значення деформацій при різних навантаженнях
за результатами комп’ютерного моделюючого експерименту
Навантаження
Р, кН
6 12 20 26 30 36 40
Деформація
δрозр, мм
0,208 0,416 0,694 0,903 1,045 1,292 1,549
Для експериментальних досліджень використано п’ять зварних зразків.
При навантажуванні їх за статичною схемою (лінійне збільшення наванта-
ження з швидкістю Vp = 4 кН/c) отримали відповідні значення деформацій
(таблиця 2, рис. 3). Технічні можливості випробувального комплексу
забезпечили дискретну фіксацію силово-деформаційних параметрів в
комп’ютерну базу даних з часовою дискретністю 0,055с від початку
55
навантажування аж до руйнування зразка.
Отримані експериментальні результати (на рис. 3 показаний розкид
експериментальних точок) оброблені за класичною методикою методу
найменших квадратів. Побудована експериментальна діаграма деформування
(верхня лінія на рис. 3). Для адекватного кількісного порівняння
розрахункової й експериментальної діаграми деформування визначені
величини деформацій для зусиль, які використовувалися в комп’ютерно-
моделюючому експерименті.
Порівнявши і проаналізувавши отримані розрахункові та експери-
ментальні результати, очевидною є картина задовільної їх збіжності при
низьких рівнях навантаження і незадовільна при високих. Так руйнування
зразка за результатами розрахунків повинно настати при навантаженні 40 кН,
а усереднене значення експериментального руйнівного виявилося рівним 35
кН, що становить 87,5% від розрахункового. Пластична деформація в
конструкції за результатами розрахунків повинна наступати при зусиллях 33
кН, а фактично починається вже при 25 кН, що становить 75,8% від
розрахункової величини.
Зведений графік збіжності розрахункових та експериментальних
результатів за величиною деформації при однакових навантаженнях
приведений на рис. 4.
Рис. 4. Зведений графік збіжності розра-
хункових та експериментальних резуль-
татів за величиною деформації при одна-
кових навантаженнях
Рис. 3. Діаграма деформування зразка за
результатами розрахунків (1) та
експериментальних досліджень (2)
Рівень збіжності С визначався як відношення розрахункової деформації
зразка δрозр (табл.1) до усередненої фактичної деформації δексп, отриманої за
результатами експериментального дослідження п’яти зразків (табл. 2).
/розр експС δ δ=
56
Таблиця 2
Експериментальні значення деформацій при різних навантаженнях
Навантажен-
ня Р, кН
Деформація δексп, мм
Зразок 1 Зразок 2
Зразок 3 Зразок 4 Зразок 5
6 0, 18 0,24 0,21 0,22 0,22
12 0,46 0,52 0,48 0,50 0,46
20 0,84 0,87 0,79 0,83 0,90
26 1,12 1,22 1,20 1,07 1,14
30 1,34 1,40 1,38 1,32 1,42
35 1.76 1,88 1,81 1,86 1,89
Низька збіжність результатів при значних навантаженнях
обумовлюється інтенсивнішим впливом дефектів зварювання, ліквацій в
матеріалі, температурним впливом в навколошовній ділянці тощо. Однак для
забезпечення надійності конструкції слід враховувати цей вплив. Ідеальним
варіантом такого врахування є результати експериментальних досліджень та
показники їх статистичної обробки.
Рис. 4. Зведений графік збіжності розрахункових та експериментальних результатів за
величиною деформації при однакових навантаженнях
За цими показниками будують стохастичну модель процесу і досліджу-
ють її поведінку при навантажуванні. Відсутність такої інформації веде або
до аварійного руйнування реальної конструкції під дією допустимих
розрахункових навантажень, або до використання наближених, збільшених
коефіцієнтів запасу міцності, які обумовлюють подорожчання конструкції
через збільшення його матеріаломісткості.
Висновки. Існуючі методи комп’ютерного моделюючого експерименту
не можуть врахувати всіх пошкоджуючих факторів, які знижують жорсткість
та міцність навантажених зварних ферм, тому дають суттєву розбіжність з
фактичними показниками, особливо при високоінтенсивних навантаженнях.
Для отримання об’єктивної картини про поведінку зварних металоконструк-
57© А.В.Яцишин
цій під дією зовнішніх навантажень необхідно мати базу результатів їх
експериментальних досліджень, за якою визначити статистичні показники
процесів навантажування та руйнування і розробити відповідну стохастичну
модель. Дослідження такої моделі дасть об’єктивну інформацію про
поведінку конструкції під дією навантажень в межах дослідженого діапазону.
Результати роботи методично можуть бути використані для розробки
стохастичних моделей процесу навантажування та руйнування зварних
металоконструкцій.
1. Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Прочность
сварных соединений и деформации конструкций: Учеб. пособие. – М.: Высш. школа,
1992. – 272 с., ил.
2. Баженов В.А., Дащенко О.Ф., Коломієць Л.В., Оробей В.Ф. Будівельна механіка.
Спеціальний курс: Застосування методу граничних елементів: Навчальний посібник. –
Одеса: Астропринт, 2001. – 288 с.
3. В.А.Баженов, Е.З.Криксунов, А.В.Перельмутер, О.В.Шишов. Інформатика.
Інформаційні технології в будівництві. Системи автоматичного проектування: - К.:
Каравела, 2004. – 360 с.
4. Дащенко О.Ф., Лазарєва Д.Ф., Сур’янінов М.Г. ANSYS у задачах інженерної
механіки: Монографія. – Одеса: Астропринт, 2007. – 488 с.
5. Кашьяп Р.П., Рао А.П. Постороение динамических стохастических моделей по
экспериментальным данным. Пер. с англ. –М.: Наука. Главная редакция физико-
математической литературы, 1993. – 384с.
6. Лейфер Л.А., Разживина В.С., Вероятностное описание характеристик усталости
на основе распределения Кептейна. В кн.: Точность и надежность механических
систем. Исследование деградации машин. Рига, 1988. — С.73- 91
7. Болотин В.В., Прогнозирование ресурса машин и конструкций. – М.:
Машиностроение, 1984. – 312 с.
8. Anston Marson, Robley Winfrey, Jean C.Hempstead. Engineering Valuation and
Depreciation. Iowa State University Press, 1982.
Поступила 16.02.2009р.
УДК 621.039.7.001.2
А.В.Яцишин
РОЗРОБКА ОСНОВНИХ КОМПОНЕНТІВ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ
КОМП'ЮТЕРНОЇ СИСТЕМИ ДЛЯ ПРОГНОЗУ ФОРМУВАННЯ
ВНУТРІШНЬОЇ ДОЗИ ОПРОМІНЕННЯ
Актуальність
На теперішній момент складним і остаточно не вирішеним залишається
питання про зв'язок стану здоров'я населення з радіоекологічною ситуацією
|