Введение к работе
Актуальность. Развитие различных отраслей промышленности и народного хозяйства, освоение новых технологических процессов, необходимость реконструкции здания и сооружений требует дальнейшее разработки и своевременного внедрения в строительную практику рациональных по свойствам материалов, экономичных конструктивных фор?! элементов несущих конструкций, выгодно отличающихся в экономическом смысле от уке существующих.
Основными направлениями решения этой задачи являются снижение веса конструкций, уменьшение трудоемкости их изготовления и монтока.
В связи с этим, и в первую очередь в целях экономии металла, в последние годы в строительство находят широкое применение легкие металлические конструкции на основе гнутых, гнуто-сварных пробилэй и гофрированных листов (пластин).
Особенно элективно использование в несущих конструкциях тонкостенных гофрированных пластин, которые является сомопод-крепленпыми и по жесткости но уступают плоским пластинам, подкрепленным ребрами меткости. Гофрированные пластины выгодно о?лича?:тся от последних как технологией изготовления, так и меньшими затратами материала.
Гофрированные листы используются преимущественно в качестве несущих элементов покрытия зданий, работающих на изгиб. На осноге многочисленных теоретических я экспериментальных псследогэг.н.; v гас::пч;ых странах разработаны типовые гофриро-ванчыс .чиесы с тпапоггедальным сечением гофров.
'„, ;-'. !";г., ;-о.тированных листов не ограничивается
строительными конструкциями покрытия, а распространяется и на панели, стенового ограждения, обшивки перегородок, диафрагм косікосіи, а таккє в состава стержней колонн. Перспективны каркасные оболочечкыз конструкции транспортных галерей о нееуцой обшивкой из гофрированных пластин.
Гофрированные пластины применятся не только в строительных конструкциях, но и в вагоностроении, судостроении, самолетостроении и т.д.
Ь настоящее Бремя достаточно подробно теоретически и экспериментально изучено поведение гофрированных стальных и алюминиевых листов при изгибе и сдвиге. Работа хе центра лыюезла-тых или сжатоизогкутых гофрированных пластин как несущих элементов строительных конструкции исследовано недостаточно, что сдергивает установление продольных состоянии кт подобного рода конструкции и, следовательно, широкое использовании гоірироіашшх пластин в качество основных несущих элементов бескаркасных зданиіі (например, сборно-разборных конструкций комплектной поставки, несущих обшивок транспортных галереіі, в составе стерхной, колонн- и др.).
Цель и задачи работы. Основной целью работы является теоретическое «экспериментальное исследование выпучивания и устойчивости изолированных гофрированных пластин и составных пластин, состоящих из гофрированных листов, подкрепленных плоскими, под действием равномерно распродоленной снимающей нагрузки. В соответствии с этим реферируемая работа посвящена решению следующих задач:
- построение математической модели для исследования выпучивания и устойчивости прямоугольных гофрированных пластин;
обобщение разработанной модели на случай гофрированных листов, подкрепленных плоскими (.составных пластин);
экспериментальная проверка достоверности разработанной подели;
- экспериментальное исследование напряженно-деформирован-
ного состояния (НДС) в характерных точках пластины, необходи
мое для проверки различных упрощающих предположений, исполь
зуемых при расчете;
- экспериментально установить значения продольных нагру
зок для гофрированных пластин в зависимости от их гибкости и
характера нагружения.
Научная новизна. Получены расчетные уравнения процесса выпучивания прямоугольных гофрированных изолированных и составных пластин из нелинейноупругого сминаемого материала..
Предложена весьма простая и надежная методика определения нагрузки бифуркации пластины, содержащей гофрированные листы.
Бешена задача о выпучивании гофрированных пластин с начальными несовершенствами нагруяения, поперечные края которых иарнирно закреплены, а продольные - свободные.
Получены новые экспериментальные данные о поведении прямоугольных гофрированных пластин в процессе нагружения и о влиянии гофрировки на НДС в ее характерных точках.
Практическая ценность. Предложена простая и наглядная расчетная схема гофрированной пластины, позволяющая свести ее расчзт к расчету ортотропной пластины постоянной толщины, равной толщине гофрированного листа.
Получснн общие выражения для определения коэффициентов ксіїоїруктпзної; анизотропии эквивалентной пластины при растя-
кении-сжатии, сдвиге, изгибе и кручении; эти коэффициенты приведены для трапецеидального, пильчатого (треугольного) и синусоидального гофров.
На основе полученного выражения для нагрузки бифуркации предложена методика определения оптимальных геометрических параметров гофров.
На основе предложенной модели разработан алгоритм и составлена программа для исследования процесса выпучивания прямоугольных гофрированных пластин.
Обоснована область применения в строительных конструкциях скатых гофрированных пластин в качестве основных несуцих элементов.
Апробация. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на П научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ТвеПИ (Тверь, 1991), симпозиуме по устойчивости и пластичности в механике деформируемого твердого тела (Тверь, 1992), ХУШ научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и сотрудников ТвеПИ (Тверь, 1992). :
Публикации. По материалам диссертации имеется ^ публикации.
Обьем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы (51 наименований) и содержит /zf страниц машинописного текста (из них таблиц - 5 , риоунков - 60 ).