Моделювання рухомого навантаження на будівельні конструкції на прикладі однопрогонової шарнірно обпертої балки
DOI:
https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.010920.128.663Ключові слова:
динамічні навантаження і впливи, рухоме навантаження, моделювання, внутрішнє тертя, нелінійністьАнотація
Постановка проблеми. Аналіз публікацій із визначення динамічних навантажень на будівлі і споруди показав, що, по-перше, досі немає чіткої узгодженої термінології в цій галузі знань, по-друге, в різних сферах науки і техніки застосовувались різні підходи до визначення динамічних навантажень, по-третє, серед існуючих підходів недостатня увага приділена визначенню та моделюванню динамічних навантажень з урахуванням нелінійних властивостей досліджуваних систем. Математизовані дослідження довгий час обмежувалися математичними моделями, що ґрунтувались на виміряних «якимось способом» величинах. Набиралася статистика по вимірюваннях в імовірнісній постановці. Вводилися не тільки формули для функцій в детермінованому вигляді, а й нові терміни «спектральна щільність», «кореляційна функція». Мета статті − провести порівняльні розрахунки взаємодії системи «конструкція − навантаження» на прикладі однопрогонової шарнірно обпертої балки і рухомого навантаження із врахуванням інерційності рухомої маси і демпфірувальних характеристик балки. Методика. Розрахунки проводились трьома методами: аналітичним, методом скінченних елементів у ПК SCAD і методом прямих у ПК Mathcad. Порівняльні розрахунки проведені за трьома схемами: 1) аналітичний розв’язок − без урахування інерційності рухомої маси і балки, демпфіруючих характеристик балки; модель будівельної конструкції континуальна; 2) розв’язок у ПК SCAD (метод скінченних елементів) без урахування інерційності рухомої маси, але з урахуванням демпфірувальних характеристик балки; модель будівельної конструкції дискретна (кількість скінченних елементів – 22);
3) розв’язок у ПК Mathcad («метод прямих») із врахуванням інерційності рухомої маси і демпфіруючих характеристик балки; модель будівельної конструкції дискретна (кількість степенів вільності – 21). Висновок. Аналітичний розв’язок зі всіма його спрощеннями майже повністю повторюється розв’язком в ПК SCAD (МСЕ) за відсутності внутрішнього тертя. Врахування внутрішнього тертя зменшує розрахункові прогини в середньому перерізі балки (для прийнятих параметрів задачі) на 1,9 %. Урахування сил інерції рухомого навантаження, навпаки, збільшує розрахункові прогини в середньому перерізі балки (для прийнятих параметрів задачі) на 1,2 %.
Посилання
Tymoshenko S.P. Kolebaniya v inzhenernom dele [Vibration in engineering]. Moscow : Nauka Publ., 1967, 444 p. (in Russian).
Kudryavtsev N.N. Issledovaniye dinamiki neobressorennykh mass vagonov [Dynamic study of unsprung mass of wagons]. VNIIZHT [Joint Stock Company Railway Research Institute]. 1965, vol. 287, 255 p. (in Russian).
Kudryavtsev N.N. Opredeleniye vertical’nykh vozmushcheniy vyzyvayushchikh kolebaniya obressorennykh chastey vagona pri dvizzhenii po rel’sovomu puti [Determination of vertical disturbance causing vibration of the sprung parts of the wagon upon movement by rail tracks]. VNIIZHT [Joint Stock Company Railway Research Institute]. 1982, vol. 5, pp. 33−35. (in Russian).
Lazaryan V.A. Issledovaniya neustanovivshikhsya rezhimov poyezda [Study of unfixed train regimes]. Moscow : Transzheldorizdat Publ., 1949, 136 p. (in Russian).
Lazaryan V.A. Dinamika vagonov. Ustoychivost’ dvizheniya i kolebaniya [Railway Dynamics. Stability of motion and vibration]. Moscow : Transport Publ., 1964, 175 p. (in Russian).
Silaev A.A. Spectral’naya teoriya podressorivaniya transportnykh mashin [Spectral cushioning theory of transportation vehicles]. Moscow : Mashinostroyeniye Publ., 1972, 192 p. (in Russian).
Kulyabko V.V. Dinamika konstruktsiy, zdaniy I sooruzheniy. Chast’ 1: Statiko-dinamicheskiye modeli dlya analiza svobodnykh kolebaniy i vzaimodeystviya sooruzheniy s osnovaniyami i podvizhnymi nagruzkami [Dynamics of structures, buildings and constructions. Part 1: Statics-dynamics models for analysis of free vibrations and interaction between buildings and soil bases and movable loads]. Zaporozh’ye, 2005, 232 p. (in Russian).
Kulyabko V., Chaban V., Makarov A. and Yaroshenko D. Taking account of nonlinear properties of subsystems in problems of dynamic interaction of structures with loads, bases and flows. Nonlinear Dynamics–2016 : Proceedings of the 5th International Conferenc. National Technical University “ Kharkiv Polytechnic Institute” at al. Kharkiv, 2016, pp. 125−132.
Garg V. K. and Dukkipati R.V. Dynamics of railway vehicle systems. New-York : Academic Press, 1984,
76 p.
Dukkipati R.V. Dynamics of wheelset on roller rig. Vehicle System Dynamics. 1998, vol. 30, pp. 409−430.
Dukkipati R.V. Vehicle Dynamics. New Delhi : CRC Press, 2000, 85 p.
Dukkipati R.V. and Amyot J.R. Copmputer-Aided Simulation in Railway Dynamics. New-York : Marcel-Dekker, 1988, 74 p.
Redchenko V.P. Dynamichni vyprobuvannya mostiv. Chastyna 2: Vil’ni kolyvannya, modal’nyy kontrol’ [Dynamic tests of bridges. Part 2: Free vibrations, modal control]. Dnipro : Porogy Publ., 2017, 216 p. (in Ukrainian).
Yaroshenko D.S. and Guslysta A.E. Neliniyni dynamichni modeli budivel’, sporud i seredovyshch v matematychnomu paketi Mathcad [Nonlinear dynamic models of constructions, installations and environments in mathematical package Mathcad]. Stroitel’stvo. Materialovedenie. Mashinostroyeniye [Construction, Materials Science, Mechanical Engineering]. 2017, vol. 101, pp. 235–239. (in Ukrainian).
##submission.downloads##
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство роботи та передають журналу право першої публікації на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право самостійно укладати додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження наукової роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу передбачає можливість розміщення авторами рукопису в мережі Інтернет (наприклад, у електронних сховищах інформації або на веб-сайтах), оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
Договір про передачу авторського права
