Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Расчет на устойчивость ферм с жесткими узлами методом перемещений

Диссертация: Расчет на устойчивость ферм с жесткими узлами методом перемещений
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Выбор темы настоящей работы обусловлен тем, что практически во всех современных руководствах, учебниках и учебных пособиях при изложении раздела о расчете ферм предполагается, что все узлы фермы считаются шарнирными. Это предположение пригодно только для определения продольных усилий в элементах фермы, но никак не может считаться оправданным для расчета фермы в целом на устойчивость. Первой… Читать ещё >

Расчет на устойчивость ферм с жесткими узлами методом перемещений (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

Глава 1. Напряженное и деформированное состояние первоначально закрепленного прямого стержня, сжатого или растянутого внешней продольной силой, возникающее от кинематического воздействия на один из его концов.

1.1. Основное дифференциальное уравнение задачи о закрепленном стержне, находящемся под действием внешней продольной силы и подвергнутому внешнему кинематическому воздействию на один из его концов.

1.2. Решение основного дифференциального уравнения методом начальных параметров для сжато-изогнутого стержня.

1.3. Решение основного дифференциального уравнения методом начальных параметров для растянуто-изогнутого стержня.

1.4. Основные сочетания схем и воздействий для сжато- и растянуто-изогнутого стержня.

1.5. Определение опорных моментов и опорных реакций для сжато-изогнутого стержня с различными закреплениями его концов.

1.6. Определение опорных моментов и опорных реакций для растянуто-изогнутого стержня с различными закреплениями его концов.

Глава 2. Применение метода перемещений к расчету простейших стержневых систем на устойчивость.

2.1.Общие сведения о методе перемещений.

2.2. Основные параметры для расчета на устойчивость методом перемещений.

2.3. Расчет на устойчивость простых стержней.

2.4. Расчет на устойчивость ступенчатых стержней.

2.5. Расчет на устойчивость дискофермы.

2.6. Задача об устойчивости рам с опорами нестандартных видов.

Глава 3. Применение метода перемещений к расчету на устойчивость ферм с жесткими узлами.

3.1. Консольные фермы.

3.2. Однопролетные фермы.

3.3. Зависимость величины критической нагрузки от координат ее положения на ферму.

3.4. Определение предельной нагрузки на ферме.

3.5. Расчет статически неопределимых ферм с жесткими узлами.

В настоящее время расчеты плоских стержневых конструкций на прочность, жесткость, колебания и устойчивость в основном разработаны достаточно полно. В данной работе мы остановимся на расчете на устойчивость стержневых конструкций, причем до момента потери устойчивости одни стержни сжаты, другие растянуты, а в третьих продольная сила отсутствует. Типичным представителем такого вида конструкций является ферма с жесткими узлами.

Выбор темы настоящей работы обусловлен тем, что практически во всех современных руководствах, учебниках и учебных пособиях [ 4, 9,10,.] при изложении раздела о расчете ферм предполагается, что все узлы фермы считаются шарнирными. Это предположение пригодно только для определения продольных усилий в элементах фермы, но никак не может считаться оправданным для расчета фермы в целом на устойчивость.

Все возводимые в настоящее время металлические фермы — это фермы со сварными и клепаными узлами (иногда вместо заклепок используется болты), то есть с жесткими узлами.

Переходим к обзору работ, близких по содержанию к теме диссертации.

Первые цельнометаллические фермы были построены в середине XIX века в Соединенных Штатах, Англии и России [48]. Затем стала быстро развиваться теория расчета плоских ферм на прочность. При этом предполагалось, что все узлы независимо от их реальной конструкции, считались шарнирными. Подробную историю расчета ферм на прочность можно найти в работах [2, 48]. Расчет статически неопределимых ферм с шарнирными узлами в упругой стадии проводится методом силы. Вопросы расчета статически неопределимых ферм в упруго.

— пластической стадии рассматривались в работе [3]. Первой работой по расчету ферм на прочность с учетом жесткости узлов можно, по-видимому, считать работу [61].

Первой работой по устойчивости упругих стержней является работа Л. Эйлера [56], изданная в 1744 г. Устойчивость стержней из упру-гопластического материала исследовалось с конца XIX века до середины XX века в работах [55, 57, 58, 60, 62, 63]. Дискуссия по этому разделу к настоящему времени практически закончена, а ее итоги можно найти в научной [28] и учебной [33, 53] литературе.

Методы расчета рам на устойчивость основываются на идеях метода сил основанного на работах О. Мора и метода перемещений, изложенного впервые, по-видимому, в работе [59].

Общим вопросам устойчивости упругих стержневых систем посвящены работы [1, 6, 7, 11, 14, 24, 25, 27, 30, 31, 34, 36, 39, 40, 50]. Наиболее близким к ферме видом конструкции при расчете на устойчивость являются рамы. Наиболее удобным методом расчета на устойчивость ферм и рам является метод перемещений. Для того чтобы им воспользоваться нужно имеет решение задачи о закрепленном прямом стержне, нагруженном внешней продольной силой, причем один из концов стержня подвергнут кинематическому воздействию. Такое решение нужно получить для многих схем и воздействий как для сжатых, так и для растянутых стержней. В большинстве учебников и пособий [4, 9, 13, 15, 24, 37, 38, 42, 44] рассматриваются только схемы для сжатых стержней. В справочной литературе для инженеров — расчетчиков^, 47] также отсутствуют схемы для растянутых стержней.

Наиболее полное количество схем дано в работах [14, 41, 43, 45]. В тех же работах даны таблицы безразмерных функций для определения опорных моментов и опорных реакций для этих схем. Что касается составления таблиц значений этих функций, то заметим, что в настоящее время в связи с развитием вычислительной техники это не актуально.

Целью диссертации является разработка методов расчета стержневых и дискостержневых конструкций с жесткими узлами и дисками на устойчивость.

Научная новизна заключается в следующем:

— дан подробный вывод определения опорных моментов и опорных реакций для однопролетных сжатых и растянутых стержней с различными граничными условиями при кинематическом воздействии на один из концов стержня;

— составлены соответствующие таблицы схем и воздействий, часть из которых отсутствует в литературе;

— введены обозначения безразмерных функций, отвечающие физическому смыслу явления;

— разработан алгоритм расчета на устойчивость ферм с жесткими узлами;

— решены задачи расчета на устойчивость дискоферм с жесткими узлами;

— решены несколько задач на устойчивость конструкции с закреплениями нестандартного вида;

— установлена зависимость величины критической нагрузки от координаты положения этой нагрузки на ферме.

— предложено определение предельной нагрузки на ферму.

Достоверенность полученных результатов обеспечивается применением общепринятых гипотез, теорем и ограничений, строгостью используемого математического аппарата и сопоставлением результатов для простых примеров, известных в литературе.

Практическая ценность. Разработанные приемы и методы могут быть использованы при определении критических нагрузок для стержневых конструкций с жесткими узлами.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях инженерного факультета РУДН.

Публикация. Материалы диссертации, опубликованные в 4 статьях.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, основных результатов и выводов, списка литературы из 63 наименований и приложения. Общий объем диссертации 125 страниц, из которых 86 страниц теста, 19 страниц рисунков, 12 таблиц, 6 страниц списка литературы и 3 страницы приложения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Составленные в первой главе таблицы 1.1−1.5 для различных схем и кинематических воздействий позволяют рассчитывать любую стержневую систему на устойчивость методом перемещений.

2. Впервые подробно были рассмотрены задачи и схемы, в которые входят не только сжато-изогнутые стержни, но и растянуто-изогнутые.

3. Дана числовая сравнительная оценка работы конструкций с опорами нестандартных видов по сравнению с конструкциями с обычными опорами.

4. Дано уточнение в определении предельной нагрузки на ферму.

5. Дана числовая сравнительная оценка устойчивости ферм с жесткими узлами по сравнению с фермами с шарнирными узлами.

6. Даны рекомендации по выбору той или иной схемы фермы при проектировании в зависимости от положения внешней нагрузки на ферме.

7. Даны методы нахождения формы потери устойчивости фермы.

8. Дана графическая зависимость критической нагрузки на ферму от положения внешней нагрузки.

9. Дан точный метод расчета на устойчивость статически неопределимых ферм.

10. Разработанная методика позволяет работать с безразмерными величинами, и довести решения задач до числовых результатов с помощью ЭВМ.

Показать весь текст

Список литературы

  1. М. И., Лужин О. В. Устойчивость и динамика сооружений в примерах и задачах. Учеб. пособие для вузов. -М.: Госстройиздат, 1963, 372с.
  2. С. А. Избранные труды по строительной механике (подбор статей),-М.: Госстройиздат, 1961, -452с.
  3. С. А. Работа статически неопределимых ферм в упруго-пластической стадии. Сб. «Расчет металлических конструкций с учетом пластических деформаций «. Под ред. С. А. Бернштейна, -М.: Госстройиздат, 1938
  4. Ю. И. &bdquo-Засядько Н. А., Кан С. И. и др.- Под ред. Ю. И. Бутенко. -К.: Высшая школа, 1989,-479с.: ил.
  5. В. В. Устойчивость упругих систем. Ч. 1 Устойчивость стержней. М.:МАИ, 1979. -78с.
  6. А. С. Устойчивость деформируемых систем, -М. :Наука, 1967. -984с.
  7. Г. В. Современные методы расчета стержней и стержневых систем и пластин на устойчивость: учеб. пособие. Новочеркасск Н. Г1.Н, 1979. 96с.
  8. А. II. Устойчивость упругих тел при конечных деформациях. Киев, 1973. -270с.
  9. А. В.(ред.). Строительная механика. Учеб. для вузов. 7-ое изд. -М.: Высш. шк., 1976.-600с.
  10. А. В., Шапошников H.H. Строительная механика: Учеб. для вузов. 8-ое изд. М.: Высш.шк., 1986.-607с.
  11. П.Динник А. Н. Устойчивость арок. -М. Л.: ОГИЗ гостехиздат.
  12. Г. К., Рекач В. Г., Розенблат Г. И. Руководство к проведению занятий по специальному курсу строительной механики. Учеб. пособие для стуОдентов строительных вузов, -М.- Высш. шк., 1964, -296с.
  13. Клейн Г». К., Рекач В. Г., Розенблат Г. И. Руководство к практическим занятиям по курсу строительной механики. Учеб. пособие для вузов, -М.- Высш. шк., 1972, -320с, с илл.
  14. Н. В. Прочность и устойчивость стержневых систем, -М.: Госстройиздат, 1949, -408с.
  15. С. Н. Основы устойчивость упругих систем. Учеб. пособие. -М.: Изд-во РУДН, 1992−80с.
  16. ПЛ., Рекач В. Г., Розенблат Г. И. Сборник задач по курсу строительной механики. Учеб. пособие для студентов строительных специальностей вузов. -М.: Госстройиздат, 1962, 332с.
  17. В. В., Мбереяхо Л. Устойчивость фермы с жесткими узлами. //Строительная механика инженерных конструкций сооружений. Межвуз. сб. науч. трудов./ Под ред. С. Н. Кривошапко. -М.: Изд-во А. СВ, 1999. -Вып.8. с, 37−42.
  18. З.Куприянов В. В., Мбереяхо Л. Устойчивость рам со сжатыми элементами нестандартного вида. //Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. Межвуз. сб. науч. трудов./ Под ред. С. Н. Кривошапко. -М.: Изд-во АСВ, 2000. -Вып.9, с.50- 51.
  19. В. В., Мбереяхо Л. Предельное равновесие фермы с жесткими узлами. //Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. Межвуз. сб. науч. трудов./'Под ред. С. Н. Кривошапко. -М.: Изд-во АСВ, 2000. -Вып.9, с.52−54.
  20. В. В., Суреараччи Д. Р. Классификация дискостержне-вых конструкций. /7 Строительная механика инженерных конструкций и сооружений: Межвуз. сб. науч. трудов./ Под ред. д. т. н. С. Н. Кривошапко. -М.: Изд-во РУДН, 1996. -Вып.6, с.50−52.
  21. В. В., Суреараччи С. К. Р. Ш. Д. Устойчивость диско-рам.//Проблемы теории и практики в инженерных исследованиях: сб. науч. трудов. -М.: Изд-во АСВ, 1998. с.129−131.
  22. В. А. Расчет на устойчивость. Севастополь, 1971. -67с.
  23. Mat head 6.0. Plus. Финансовые инженерные и научные расчеты в сфере Windows 95 /Перевод с англ. -М.: инф-изд. дом «Филин». 1996−712с.
  24. Я. Г., Губанова И. И. Устойчивость и колебания упругих систем. М.: «Наука», 1987. -352с.
  25. А. А. Статика стержневых систем со сжатыми элементами. -М.:Физматгиз, 1961. -396с.
  26. Потеря устойчивости и выпучивание конструкций. Теория и практика. /Под ред. Дж. М. Томпсона и Дж. У. Ханта. Перевод с англ. А. М. Васильева. /Под ред. 3. И. Григолюка. Наука, 1991. -424с.
  27. Прочность, устойчивость, колебания. Справочник в трех томах. Том З./Под ред. д. т. н И. А. Биргера и чл.-корр. АН. Латвиской ССР. Я. Г. Пановко. М.:Изд-во «Машиностроение», 1968. -568с.
  28. Раевский А. Н, Основы расчета сооружений на устойчивость. -М.: Высшая школа, 1962.-160с
  29. ЗЗ.Рекач В. Г. Основы устойчивости и динамики стержневых сооруже ний. -М.: изд. УДН, 1974. 108с.
  30. А.Р. Устойчивость равновесия упругих систем. -М.: ГИТТЛ, 1955. -476с.
  31. А.Р. Строительная механика. Учеб. пособие для вузов. -М.: Высшая школа, 1982. -400с.
  32. А.Р. Строительная механика. Учеб. пособие для строительных специальностей вузов. 2-ое изд., переработ. М.: Высшая школа, 1991. -439с.
  33. С. А. Новые методы расчета на прочность и устойчивость, Сверлоск, 1961.
  34. А. И. Высотные сооружения. Расчет на прочность, жесткость, и устойчивость. -М.- Высшая школа, 1976. —43с.
  35. А. Ф. Устойчивость и колебания сооружений. -М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство, 1958. -572с.
  36. А. Ф. Таблицы функций для расчета стержневых систем на устойчивость и колебания. Учеб. пособие. -М.: Типография МИИТ, 1965.-116с.
  37. А. Ф., Александров А. В., Лащенников Б. Я., Шапошников Н. Н. Строительная механика. Динамика и устойчивость сооружений. Учебник для вузов. Под ред. А. Ф. Смирнова. -М.: Строийздат, 1984. -416с.
  38. Н.К. Стоительная механика. Учеб. для втузов. Изд. 2-ое доп. М., Высш. шк., 1972. -488с.
  39. Н.К. Устойчивость стержневых систем. -М.: Госстройиздат, 1952. -266с.
  40. Н.К. Устойчивость стержневых систем в упруго-пластической области . Ленинград.: Стройиздат, 1968. -248с.
  41. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический. Под ред. д.т.н. проф. А. А. Уманского. М.: Госстройиздат, 1960. -1040с.
  42. С. П. История науки о сопротивлении материалов с краткими сведениями по истории теории упругости и теории сооружений. -М.:ГИТТЛ, 1957. -536с.
  43. С. П. Устойчивость упругих систем. -М.: ГИТТЛ, 1955. -568с.
  44. В. И. Избранные задачи и вопросы по сопротивлению материалов. Изд. 4-ое. -М.: Наука, 1973. -400с12.2
  45. ЗЗ.Феодосьев В. И. Сопротивление материалов. -8 изд. стереотипное .-М.: Наука, 1973. -560с
  46. Ф. Р. Анализ веса и прочности самолетных конструкций. М.:Обороигиз. 1957. -408с.
  47. Эйлер Леонард. Метод нахождения кривых линий, обладающих свойствами максимума либо минимума. Русское изд. ГТТИ, 1934. Подлинник издан в Лозанне в 1744 г.
  48. Ф. С. О сопротивлении продольному изгибу. Сб. Института инженеров путей и сообщения, вып. XXVI Спб.:1894
  49. Ф. С. Избранные работы по устойчивости стержней. МЛ.: ГТТИ. -1952
  50. Bendixen Ахе&euro-, Die Method der AIpfa-Gleichungen zur Rahmenkon-structionen, Berfin, 1914
  51. Engesser F. Uber Knichfestigreit gerader stabe, zt Arch.ing. 1889, S 455
  52. Mop О. Расчет ферм с учетом жесткости узлов. Dei Berechnung der Fachwercke mit starren knoten verbin dungen, Ber? in, 1892.
  53. Karmaii T. Untersuchugen uber knichfestigkeit, Mitteiiunger uber Forschungsarbeiten aut gebiete des ingenieurwesens, VDI, Heft 81, 1909.
  54. Т. Выступление в дискуссии по работе Щзнли. Journal' of the Aeronautical Sciences, voE. 14, 1947, № 5.1. ШЁШШШШ
  55. Ущшшш I a-. .Li a) C1P 77.-t*i :/ ¦Pf8 10V2 14 16 I ии 7.45 а reoli? ji) ja) а. 7.494
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!