Введение к работе
Актуальность темы. На защитных сооружениях атомных элект-танций, строительных объектах нефтегазопромыслового коыплек-в ряде конструкция, применяемых в машиностроении, химичес-прокншленности, строительстве гражданских и промышленных ружений,используются многослойные пластины и оболочки. Мэя-зобой слой обычно соединены связями конечной жесткости диетного типа і анкеры, Солты, закладные детали, упоры и т.д.) сплошными связями,, когда применяется клей.
При деформировании этих конструкций иод нагрузкой нзблюда-ї сдвиг одного слоя по откосекип к другому. Иными словака, іинням швов происходит нарушила сплошности и, следователь-такие системы следует изучать с позиции тэории составных :трукций.
Теория составных стержней, пластин и оболочек является !Ш разделом строительной механики. Существующие варианты >ии в общем виде разработаны только в линейной постановко, гоченке составляют некоторые частные случаи нелинейного іба сталебетонных плит, для которых имеются решения.
Реальным тонкостеннымконструкциям характерно наличие на->ных несовершенств типа погкби fотклонения формы поверхяое-IT идеальной). Многие элементы составных систем изготовлены іатериала, которнй обладает нелинейными свойствами, способ-ью деформироваться во времени яри неизменном напряденном оянии, разносопротивляемостью. Последнее вклочает как раз-ідульность, так и возможность разрушаться при растяжении, «мор, образование трещин. Нелинейность характерна не толь-ля каждого отдельного слоя составной конструкции, но и для
швов, соединяющих ЭТИ СЛОЕ.
При изгибе составных пластин и'оболочек с дискретным со
единением элементов сжатый слой по отдельным областям может ці
терять устойчивость. Это явление приводит к перераспределена
усилий ыеаду отдельными элементами и изменению налряжвнно-де-
формированиого состояния пакета в целой.
Наличие перечисленных факторов приводит к необходимости создания нелинейной теории изгиба составных пластин и оболочі и решения новых задач при одновременном или раздельной учета этих факторов. Только при їахом подходе удастся добиться cor; сования расчетов и поведеная реальных конструкций под нагр; кой.
Таким образом, решение задач нелинейного изгиба состави: пластин и пологих оболочек с учетом реальных свойств материа является актуальной проблемой строительной механики.
Целью диссертации является построение единой теории нел: нейного изгиба и расчет составных пластин и пологих оболочек позволяющий правильно описать поведение конструкций под на -грузкой, решение конкретных практических задач с учетом ослог няпцих Факторов, к которым относятся переменная жесткость и ортотролия в отдельных слоях и соединяющих их швах, что,в ев очередь,связано с переменной толщиной и армированием слоев, схемой расположения дискретных связей в-швах при анкерном со единении слоев, нелинейность» деформирования, ползучестью и разносопротаалявмостью материалов конструкции. Научна? новизна работа заключается: - в развитии линейной теории ( дискретный вариант ) соста нкх пластин А.Р. Рааняцына применительно к нелинейным задача
иба составных пологих оболочек как при мгновенном, так и длительном деформировании, где переменная яеетяость,- орто-
пия слоев и швов обусловлены свойствами материала ( фззичес-нелинейность, разносопротивляемость), конструктивними ре-
пяї/а (армирование, переменная толщина слоев, сетка анкеров
.д.) и поведением самой системи под нагрузкой;
- в построений математической модели изгиба составите
стлн я пологих оболочек в Форме, сводящей пакет слоез с КС—
ной лзстг.остьи пзоз иезду ними к монослою для тег ze стати
ки п кинематических гипотез, что з дискретный вариант тэо-
f
- з развитая методов голографической интерферометрии, тв
ого муарового метода для задач экспериментального определе-
. переменная л действительного профиля оболочек, э разработ-штодшш разделения напряжений по картине иаопахик при гео-рическн поляке Ином изгибе тонкостенных г.онструкций;
з получении формул для вычисления интегральных величин ;ткости слоев аз разяоеопротлзляищзхся материалов или при ячлв в них больного количества подкреплявших конструктивных :ментоз з в создании методики определения коэффициента лэст-:ти ыегслойккх связей сдвига при анкерком соединении слоев в :ете с учетом проявления физической нелинейности и ортотро-
э разработке алгоритмов з регента нелинейных гадач из- . іа составных пластин и пологих оболочек со сплопннгг и аккер-
I соединением слоев при мгновенном и длительном деформнрова-і конструкций.
Совокупность вшолненнюс в диссертанта исследований ква-
лифицируется как теоретическое обобщение и реионие крупной ] учнрй проблемы, которая заключается в разработка теории в рг витии эффективных методов расчета.
Достоверность основних научных положений и выводов подтверждена сопоставлением с известными математическими моделі которые являются менее общими в сравнении с .разработанной; і веркой численных результатов на частных задачах, репейных рг личными методами; солоставлекиек с результатами других авто; расчетом по программе "Лира"; сравнением с экспериментальны:, данными; выполнением проверки практической сходимости числеь ных результатов путем увеличения количества членов ряда по ?. комки параметрам к сгущения се тіш при численном интегрировав
Практическую ценность составляют разработанные алгоритм программы расчета напрягенно-деформпрованного состояния сост ных пластш в пологих оболочек; результаты резекия новых кел нейных задач изгиба составных пластин и пологих оболочек пер ионной жесткости, представленные в виде графиков и таблиц; в воды о влияние отдельных параметров и факторов па напряженно -деформированное состояние конструкций при мгновенном и длит ном деформировании.
Внедрение результатов. Исследования, относящиеся s расч ту составных оболочек, сталебетонній: 2 составных конструктив -ортотрошшх пластин, использованы в институте "СгбНШИгазст (г. йкввь) при проектирование строительных объектов кефтега зого комплекса ТшенскоЙ области.
Методика определения величин аэсткоста связей ыегду обл цовкой 2 бэгоном при анкерном СОЄДКПЄЕЕЕ слоев и результаты следов ани2 напряввнно-двфорэгарованного состояния стальной об
вки были применены в проектной практике института "Атомэнер-проехт" ( г. Москва) при проектировании АЗС с ВВЭР-1000 и раз-ботке руководства "Инструкция по расчету облицовок герметич- пометений АЭС".
На зашиту выкосятся:
- математические модели нелинейного изгиба конструктивно
ртотропных составных пластин и пологих оболочек переменной
сткости;
- методика определения коэффициентов жесткости связей сдви-
при анкерных или других дискретных связях между слоями;
новые ядра ползучести для стареющих тел и методика оп-делениях их параметров;
физические соотношения с учетом разносопротивлкеюстя герпала и явления ползучести;
разработки в развитии оптико-геометрических методов при-нительно к задачам экспериментального исследования составных нструкций;
алгоритмы и результаты решения конкретных, задач нелияей-го изгиба составных пластин и пологих оболочек при мгновенном длительном деформирования.
Апробация работы. Основные положения диссертационной ра-тн и результаті; исследований докладывались к обсувдзлзсь на есоюзной конференции "Экспериментальные методы исследований формаций и напряжений" (Клев, 1933 г.) ; на Всесоюзном совании по отраслевой научно-технической программе 02.06 "Кома-ксннэ исследования строительных конструкций и оснований со-іужзний атомных станций с целью обоснования принимаемых про-:тных решений "(Москва, 1989 г.); на И- Всесовзной научной
конференции "Нефть и газ Западной Сибири" (Тюмень, 1989 г.). на Всесоюзной научно-практической конференции "Прогресс к безопасность" (Тюмень, 1990 г.); на научных семинарах кафедры сопротивления материалов Тюменского индустриального института (1986-1993 гг.)» кафедры строительной механики Тюменского инженерно-строительного института (I989-I99I гг,). лаборатории механики вязкоупругих сред ИММС СО РАН (Тюмень, X99I-I993 гг.), кафедры проблем прочности конструкций и материалов Санкт-Петербургского государственного университета путей сообщений (IS93 г.), кафедры строительной механики Уральского государственного технического университета (1993 г.), кафедри сопротивления материалов Санкт-Петербургского государственного морского технического университета (1993 г.).
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 19 научных статьях автора.
Структура диссертации. Работа характеризуется единством постановки задачи (нелинейная теория) и единством объекта (составные пластины и пологие оболочки) и включает систематическое изложение теории и результат исследования. Изложение материала ведется по схема: анализ литературы и постановка задачи,математические модели в форме дифференциальных уравнений, методики экспериментального исследования, алгоритм и решение задач нелинейного изгиба при мгновенном деформировании, расчет составных конструкций при длительном деформировании.
Объем рчботы. .Диссертационная работа состоит из введения, cert глав, заключения и списка литературы. Содержит 276 стра -ниц ыааинопиского текста, 87 страниц рисунков и 28 страниц таблиц. Библиографический список вклччает 245 наименований ли
тературннх источников на 29 страницах.