Введение к работе
Актуальность темы Качество строительных конструкций их надежность в эксплуатации и долговечность определяют уровень развития строительного производства В настоящее время в нашей стране существует система выборочного контроля качества элементов строительных конструкций, которая реализуется, как правило на основе разрушающих испытаний ограниченного количества изделий определенного типа Вместе с тем требования к надежности и долговечности строительных конструкций все более возрастают, поэтому назрела необходимость осуществить переход от выборочного к сплошному контролю всех выпускаемых ответственных конструкций на предприятиях строй-индустрии
Существующие методы неразрушающего контроля ориентированы как правило на выбраковку изделий с определенным уровнем нарушения структуры без определения характера и распределения этих нарушений Вместе с тем очевидно, что не все структурные изменения носят отрицательный характер, и их правильная оценка и учет при проектировании позволяют использовать заготовку даже при наличии негативных отклонений в структуре материала для изготовления менее ответственных деталей Определенная ограниченность существующих методов неразрушающего контроля изделий служит основанием необходимости дальнейшего развития математического аппарата, используемого в качестве теоретической базы для диагностики материалов В связи с этим разработка новых методов определения жесткостных параметров неоднородных стержней по их динамическим характеристикам является весьма актуальной
Цель исследования - разработка методов определения жесткостных параметров непрерывно-неоднородных удлиненных объектов моделируемых стержнями по их динамическим характеристикам а также алгоритмов и программных средств для автоматизации проводимых для этого вычислений
Для достижения поставленной цели были определены и решены следующие задачи
Дать постановку обратной задачи определения жесткостных параметров неоднородных стержней по их динамическим характеристикам
Дать определение слабой неоднородности и разработать прямой и косвенный методы решения поставленной задачи определения жесткостных параметров стержней в случае слабой неоднородности
Разработать метод решения задачи определения жесткостных параметров стержней в случае произвольной непрерывной неоднородности путем сведения ее к оптимизационной задаче подбора квазирешения модифицированным генетическим алгоритмом
Разработать алгоритмы созданных методов решения и реализовать их в среде специализированного математического программного обеспечения Maple и в среде разработки Delphi для сокращения времени вычислений
Предложить рекомендации и условия использования разработанных методов и программного обеспечения
Методы исследования В ходе диссертационного исследования использовались
математическое моделирование задач статики и динамики неоднородных стержней с использованием фундаментальных методов строительной механики и механики деформируемого твердого тела
аналитический метод интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами,
метод подбора квазирешений,
метод решения оптимизационных задач при помощи генетических алгоритмов
Научная новизна работы состоит в следующем
разработаны методы определения жесткостных параметров слабо-неоднородных стержней по их динамическим характеристикам (прямой и косвенный),
разработан метод определения жесткостных параметров непрерывно-неоднородных стержней по их динамическим характеристикам сведением задачи к оптимизационной задаче подбора квазирешения модифицированным генетическим алгоритмом,
разработаны алгоритмы решения задач определения жесткостных параметров неоднородных стержней по их динамическим характеристикам
Достоверность полученных результатов. Основные положения диссертации базируются на использовании общепринятых гипотез и допущений строительной механики, механики деформируемого твердого тела и методов решения обратных задач Полученные результаты расчетов для ряда неоднородных строительных конструкций согласуются с решениями, полученными с использованием известных точных методов решения соответствующих задач
На защиту выносятся
прямой и косвенный методы определения жесткостных параметров слабо-неоднородных стержней по их динамическим характеристикам,
метод определения жесткостных параметров непрерывно-неоднородных стержней по их динамическим характеристикам сведением задачи к оптимизационной задаче подбора квазирешения модифицированным генетическим алгоритмом,
программное обеспечение, автоматизирующее решение задач определения жесткостных параметров стержней по их динамическим характеристикам
Научная значимость полученных результатов Методы определения жесткостных параметров неоднородных стержней, разработанные в диссертационной работе, могут быть использованы для разработки более общих методов диагностики материалов, решающих задачи определения большего количества физических параметров различных неоднородных тел а также являются теоретическим обоснованием применения вибрационного метода для решения задач неразрушающего контроля качества строительных конструкций, моделируемых неоднородными стержнями
Практическая ценность полученных результатов Разработанные методы, алгоритмы и профаммное обеспечение могут быть использованы в различных научных и проектных организациях строительного профиля работающих в области контроля качества строительных конструкций
Реализация результатов исследования Разработанные методы, алгоритмы и программное обеспечение используются в учебном процессе Орловского государственного технического университета при обучении студентов по специальностям "Промышленное и гражданское строительство" и "Городское строительство и хозяйство"
Апробация работы и публикации Основные положения диссертационной работы обсуждались и докладывались на III международном научном симпозиуме «Ударно-вибрационные системы машины и технологии» (Орел, 2006), международной научной конференции «Современные проблемы математики, механики, информатики» (Тула, 2006), Воронежской зимней математической школе «Современные методы теории функций и смежные проблемы» (Воронеж, 2007), научных чтениях "Вопросы механики нелинейных сплошных сред и конструктивной безопасности" (Орел, 2007), международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы динамики и прочности материалов и конструкций модели, методы, решения" (Самара, 2007), VIII международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии" (Тула, 2007)
Работа в полном объеме доложена и одобрена на расширенном заседании кафедры «Строительные конструкции и материалы» Орловского государственного технического университета
По теме диссертации опубликовано 6 научных работ, в том числе одна статья в журнале, определенном перечнем ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, сформированным Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения четырех разделов, заключения, списка литературы и семи приложений Диссертация содержит 133 страницы основного текста, в том числе 8 таблиц, 17 рисунков, 125 наименований литературы и приложения на 44 страницах
