Введение к работе
)^^-^1
Актуальность теми. Системи с односторонними связями (ОС) находят широкое применение: фундаментные балки и плиты на грунтовом основании; решетчато-вантовые конструкции; подземные трубопроводы и тоннельные обделки; адаптивные системы сеЯсмозащиты и др. Эти конструкции относят, к классу конструктивно-нелинейных систем, расчетные схемы которых зависят от величины и характера внешнего воздействия.
ОС могут проявить свои негативные свойства в процессе эксплуатации (отключение растяжек при невыгодном нагругешш вантовых конструкций, образование зазоров иевду плитой и односторонним упругим основанием (ОУО) вследствие необратимых осадок последнего и др.). С другой стороны имеется обширный класс конструкций, в которых ОС активно используются с целью перераспределения усилий в системе, исключения .неблагоприятных режимов работы, резервирования и пр. Устранение нежелательных проявлений ОС, а "такге стремление активного их использования приводит к необходимости постановки и решения задач оптимизапии указанных систем. Однако для этого зачастую применяются интуитивные или полузмпирические подходы, а также методы, основанные на проведении трудоемких аналитических операций, что не позволяет оптимизировать слоеные системы с ОС. Поэтому для решения указанных задач возникла необходимость построения алгоритмов, реализуемых на ЭВМ.
Целью работы является:
-
сформулировать возмояные математические постановки задач оптимизации систем с дискретными и континуальными ОС;
-
разработать методики и алгоритмы оптимального проектирования указанных систем на основе их конечноэлементного анализа и эффективных методов оптимизации;
3)'создать пакет вычислительных программ для реализации разработанных методик применительно к одномернкл и двумерным конструкциям.
Научную новизну работы составляют:
I) разработка и реализация алгоритма расчета систем с ОС на основе смешанной схемы метода конечных элементов (МКЭ);
-
способ построения амплитудно-частотной характеристики одномаесовой системы с безынерционными ОС;
-
постановки задач оптимизации конструкций, содержащих дискретные и (или) континуальные ОС;
-
разработка и реализация алгоритмов проектирования наиболее жестких, а также полнонапрякенных систем с ОС при фиксированной и переменной нагрузке, в том числе квазиста-тически подвижной;
-
разработка алгоритмов оптимизации колебательных процессов систем с ОС', происходящих под действием сил инерции.
Практическая ценность работы.
I.'.Ha основе решения задачи оптимизации пластины на ОУО, подверженной действию подвижной силовой и температурной, нагрузки, предложен альтернативный существующему подход к проектировании плит жестких аэродромных покрытий, использование которого в проектной практике позволит повысить долговечность покрытий. Разработана методика проектирования и соответствующая программа для ЭВМ. Получен оптимальный просят плиты реального покрытия.
2. Разработан и реализован на ЭВМ алгоритм решения упро-Е^шной постановки задачи, обеспечения максимума надежности адаптивной системы сейсмозащиты сооружений при заданной стоимости объекта.
Внедрение результатов. Разработанные в диссертации методика расчета и оптимального проектирования плит иестких аэродромных покрытий и пакет прикладных программ использовались в Воєнне» инженерно-космическом институте им.А.Ф.Мо-Еайского для оценки эксплуатационного состояния аэродромного' покрытия взлетно-посадочной полосы реального объекта и выработки рекомендации по ее реконструкции с учетом температурного воздействия и односторонности основания.
Алгоритм и пакеты программ расчета и оптимизации балок м плит с ОС применены в институте "ЛенЗНИИШ" при проектировании донов серии 1-ЛГ-600.
Алгоритмы и программные модули применены в Государственном морском техническом университета при создании программного комплекса, позволяющего учитывать односторонность взаимодействия контактирующих тел, в частности, при гидропрессовой посадке ступицы гребного винта на валопровод, а
такяз усилия взаимодействия при контакте комля лопасти со ступицей винта регулируемого шага.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на НТК профессорско-преподавательского состава ЛКИ (Ленинград, 1989), на Всесоюзной конференции "Актуальные проблемы прикладной математики" (Саратов, 1991), на конференции "Актуальные проблемы базирования и инженерного оборудования космических комплексов" (Санкт-Петербург, 1991), на семинаре кафедры Сопротивления материалов ГИТУ (Санкт-Петербург, 1992).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ (из них 4 - в соавторстве).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и прилооений (206 страниц машинописного текста, 65 рисунков, 8 таблиц) и библиографии (185 названий).