авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Определение надежности металлических конструкций в составе зданий и сооружений при ограниченной статистической информации о контролируемых параметрах

-- [ Страница 3 ] --

Значения и определяются из решения задачи по рис. 7 методами строительной механики. Нечеткие переменные , , и будем характеризовать одинаковыми ФРВоз вида (3). Задача по оценке надежности рамы решена с использованием принципа обобщения Л.Заде по формулам (12)–(14).

(12)

(13)

(14)

Если , то . Значение из (13) при . и . Если окажется, что , то будем иметь возможность отказа , что соответствует прекращению эксплуатации конструкции по условию возможного отказа из–за потери устойчивости.

Аналогично можно найти надежность рамы по условию устойчивости при любом числе нечетких нагрузок в математической модели предельного состояния .

В главе 2 рассматриваются вопросы, связанные с оценкой остаточного ресурса металлических конструкций в условиях ограниченной информации о контролируемом параметре (надежности) на основе теории возможностей на стадии эксплуатации. Остаточный ресурс металлических конструкций определяется при известных значениях за два или более отрезка времени эксплуатации по формуле (15)

находят по из формулы ,

где , , или , здесь (16)

Рис. 8. Функция

По приведенной методике находят для всех элементов металлической конструкции или для отдельных элементов с наибольшими повреждениями и дефектами. По наиболее «слабому» элементу определяют остаточный ресурс всей конструкции, если ее структура относится к последовательному соединению элементов.

В третьей главе разработаны новые методики определения надежности стальных конструкций по модели предельного равновесия. Преимущества применения этого метода для оценки надежности строительных конструкций очевидны. Определение промежуточного напряженного состояния конструкции со случайными характеристиками материала и случайными геометрическими характеристиками крайне сложно из-за большого числа дополнительных неопределенностей и вычислительных трудностей, возникающих при переходе в область неупругой работы. Поэтому представляется достаточно перспективным распространить метод расчета по предельному равновесию на конструкции со случайной прочностью. Основные гипотезы метода остаются в силе, но предельная прочность материала определяется случайными характеристиками. При расчете конструкции по методу предельного равновесия обычно формулируются предельные условия нагружения, которые потом сравниваются с действующими нагрузками, т.е. предельное неравенство, ограничивающее область неработоспособности, формируется в пространстве нагрузок.

Разработана методика определения расчетной надежности по условию предельного равновесия статически неопределимых индивидуальных рам на примере рамы, расчетная схема которой представлена на рис.9а. Известно, что в зависимости от вида расчетной схемы и внешней нагрузки могут иметь место различные механизмы перехода рамы в изменяемые системы. Расчет надежности рам по предельному равновесию исходит из сравнения эксплуатационных нагрузок с предельными нагрузками с учетом изменчивости тех и других величин. В расчетах принято при .

Решение такой задачи при детерминированных нагрузках и известно. Предлагается решение с учетом изменчивости нагрузок и . Рассмотрены возможные варианты перехода систем в механизм:

  1. и – детерминированные величины; и или и – нечеткие переменные;
  2. Нечеткими являются и или и , а также ;
  3. Нечеткие переменные – , и ;
  4. Нечеткие и и , .

Рис. 9. Расчетная схема рамы. Виды возможных механизмов «разрушения» рамы

Во всех вариантах геометрические параметры рамы приняты неслучайными величинами. Подробно приведено решение по оценке надежности рамы по третьему механизму «разрушения» (рис. 9г), при нечетких переменных , и , . Ищется возможность события

, (17)

где – эксплуатационная нагрузка, .

Все нечеткие переменные , и , характеризуются множествами , , , и одинаковыми ФРВоз вида (3) с одинаковым значением уровня риска .

Обозначим .

Тогда .

Обозначим .

Тогда

;

;

;

.

Для определения расчетной надежности системы по третьему механизму «разрушения» сначала сравнивают с . При возможность безотказной работы рамы по предельному равновесию . Возможность отказа найдем методом сравнения ФРВоЗ.

Первые два механизма разрушения рамы (рис. 9б, в) получаются из треть-его механизма как частные случаи. Каждый механизм «разрушения» системы (рамы) можно рассматривать как элементы структуры, которые образуют после-довательную систему (в понятиях теории надежности). Минимальная надежность одного из механизмов и будет определять механизм «разрушения», соответствующий предельному равновесию и из него определяется предельная нагрузка и надежность рамы.

В третьей главе разработана методика расчета надежности при ограниченной информации индивидуальных статически определимых и неопределимых однопролетных и многопролетных балок, загруженных равномерно–распределенными и сосредоточенными силами по модели предельного равновесия. Приведены числовые примеры.

Расчет надежности индивидуальных статически определимых ферм по критерию предельного равновесия в условиях ограниченной статистической информации о контролируемых параметрах рассмотрен на числовом примере расчета надежности фермы, расчетная схема которой представлена на рис. 3.

Одними из важнейших элементов в задачах оценки надежности металлических конструкций являются узловые соединения, в частности, сварные швы, от надежности которых в значительной мере зависит надежность конструкции в целом. Четвертая глава посвящена разработке новых методик определения надежности индивидуальных сварных соединений различных типов: нахлесточных с помощью фланговых швов (при одинаковой и разной площади поперечных сечений листов); нахлесточных с помощью лобовых швов; соединений с помощью накладок и лобовых или фланговых швов и т.д. при ограниченной статистической информации о входных параметрах и параметрах системы (при одной, двух, нескольких нечетких переменных) в модели предельного состояния на стадии эксплуатации. Приведены численные примеры определения надежности сварных швов. Рассмотрена задача на определение надежности сварных соединений в узлах фермы из прокатных уголков с учетом различной нагруженности швов в одном и том же соединении.

Предложена методика по определению надежности индивидуальных сварных соединений встык при наличии трещины на стадии эксплуатации. Расчет надежности шва проводится по критерию недопущения длины трещины, равной предельной (критической) длине трещины с применением теории механики разрушения. Для квазихрупкого состояния можно принять . В «запас» расчетной надежности рассматривается квазистатическое состояние. Модель предельного состояния сварного соединения встык с трещиной имеет вид

, (18)

где критическая длина трещины находится по формуле (19)

С учетом того, что , и являются в общем случае нечеткими переменными (в понятиях теории возможностей), математическая модель предельного состояния сварного шва для расчета надежности соединения по условию прочности примет вид

, (20)

В пятой главе разрабатывается методика интегральных неразрушающих методов испытаний для оценки несущей способности эксплуатируемых стальных конструкций. С течением времени надежность стальных конструкций промышленных и гражданских зданий под влиянием эксплуатационных нагрузок, окружающей среды и других воздействий (пожаров, наводнений, взрывов и т.п.) понижается, что вызывает объективное беспокойство в обеспечении необходимого уровня безопасности эксплуатации. Несущая способность эксплуатируемых металлических конструкций оценивается с позиции выявления фактической несущей способности, а также с позиции выявления резервов.

В ряде случаев можно выявить резерв несущей способности в эксплуатируемых стальных конструкциях за счет: уточнения расчетной схемы; учета превышения реальной прочности металла по сравнению с принятой в расчетах; учета геометрических размеров (допусков с плюсом) и за счет допущения ограниченной пластической деформации за пределом краевой.

В целом ряде металлических конструкций, например в сварных балках, допустимы остаточные деформации порядка десятых долей процента, и в этом случае можно допустить предельные напряжения по Я.Б. Фридману, равные и даже , на некоторой глубине поперечного сечения изгибаемого элемента, ограничивая эту глубину условием допустимых остаточных перемещений.

В качестве числового примера в главе 5 рассмотрена задача по расчету несущей способности (по условию прочности и жесткости) балки составного сечения при допущении в ее поперечном сечении напряжений, равных пределу текучести по всей толщине полки. Такое допущения привело к повышению несущей способности балки примерно на 13%.

В главе 6 рассмотрено определение предела прочности металлов в конструкции по твердости царапанием. На устройство для нанесения царапин на металл конструкции и измерения ее параметров получен патент на изобретение №2308018 РФ, МПК5 G01N 3/46, выданный Роспатентом РФ. В ходе эксперимента установлены оптимальная форма индентора – четырехгранная пирамида с углом при вершине 136° и сила прижатия его к металлу конструкции – 80 Н.

Получена эмпирическая формула для определения предела прочности строительных сталей по твердости

, в МПа, (22)

где , здесь – ширина царапины.

Далее в главе 6 приведено описание лабораторных исследований устойчивости внецентренно–сжатого стержня с эксцентриситетами в условиях упругого деформирования и анализ результатов испытаний объектов. Исследовалось влияние жесткости опорных закреплений на величину максимального изгибающего момента при продольном изгибе.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

  1. Разработаны новые методики определения надежности индивидуальных элементов в составе металлических конструкций, а также металлических конструкций в целом, отличающиеся от существующих тем, что позволяют определять надежность при ограниченной статистической информации о контролируемых параметрах математических моделей предельных состояний на основе теории возможностей.
  2. Разработаны методики определения надежности индивидуальных элементов в составе металлических конструкций и конструкций в целом по условию предельного равновесия.
  3. Разработаны новые методики определения надежности индивидуальных сварных соединений различных видов.
  4. На основе разработанных методик решены конкретные примеры по оценке несущей способности и надежности металлических конструкций.
  5. Разработан метод оценки остаточного ресурса элементов металлических конструкций, отличающийся от существующих методов тем, что может быть реализован при ограниченной информации о надежности металлических конструкций.
  6. Разработаны новые методы для выявления резерва несущей способности несущих конструкций за счет допущения ограниченных пластических деформаций в элементах.
  7. Разработана методика неразрушающих испытаний материалов на твердость методом царапания для определения механических характеристик материала конструкции. На изобретение прибора по этому методу получен патент.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.