Введение к работе
Актуальность темы. Оболочки вращения находят свое применение во иногих областях техники, из-за их высокой пространственной жесткости при низкой материалоемкости. Защитная оболочка атомной электростанции (АЭС) является одним из таких примеров. Расчет защитной оболочки АЗС на сейсмическое воздействие является очень ванной задачей с точки зрения предотвращения утечки радиоактивных веществ! которое вызвало катастрофические последствия в результате аварии Чернобыльской АЭС. Известно, что сейсмическое воздействие является типичным случайный воздействием, что очевидно из любых записей акселерограмм при землетрясениях. Для предсказания реакций конструкций необходимо учесть их как амплитудную, так и частотную нестационарнооть. Однако, в настоящему времени остается недостаточно разработанной теория расчета оболочек на нестационарные случайные воздействия. Это объясняется сложность» конструкции и сложностью расчета при учете нестационарности воздействий.
При расчете оболочек вращения на сложные динамические воздействия иироко применяется метод конечных элементов (ШЭ), благодаря его универсальности, простоты процедуры в ясной физической трактовки. Эффективность расчета конструкций при использовании ШЪ во многом определяется затратами машинного времени. При расчете оболочек вращения одной из наиболее перспективных модификаций классического МКЭ является метод пространственных конечных элементов (ШКЭ), который позволяет существенно снижать число основных неизвестных МКЭ, значительно экономятся затраты машинного времени., исключаются варуиения совместности деформаций на межэлементных границах, и алгоритм упрощается.
Конечная цель расчета конструкции состоит в обеспечении
- 4 -безотказной работы конструкции при предназначенных условиях эксплуатации. При учете различных случайных параметров, расчет сводится к определений вероятности безотказной работы конструкции. Критерий отказа зависит от назначенных функций конструкции. Для защитной ободочки АЗС появление утечки является критерием отказа. Из-за существования трещин в конструкции, особенно в зоне швов, оценку надежности необходимо проводить с помощь» вероятностной механики разрушения.
Расчеты на этих двух этапах взаиыосвязаны. Определение напряженно-деформационного состояния является основой для оценки надежности конструкции, а оценка надежности является логический продолжением первого этапа и конечной целью. Позтоиу разработка МПКЭ при- расчете конструкции на случайное сейсмическое воздействие и. определение надеаности конструкции на основе первого этапа являются актуальными задачами.
Цель работы состоит в создании алгоритмов расчета оболочки вращения на случайное сейешіческоє воздействие, ив определении надежности на основе вероятностной механики разрушения.
Для осуществления цели необходимо:
получение необходимых соотношений МПКЭ для упругой задачи.
Получение формул для определения статистических параметров реакции и напрякенно-дефориироваиного состояния.
Определение >надехности конструкции на основе вероятностной мйг&ники рааруиения. ' . * '
Научная новизна состоит в следующем:
- Получены матрицы жесткости кольцевых элементов двоякой
крввазни и элемента типа ."крышка" для рабйты оболочки в упругой
стадии.
- Подучены матрицы эквивалентных масс этих элементов с уче-
том инерции вращения и сдвиговых деформаций в бетоне.
Дай вывод формул для определений перемещений и напрякенно-деформированного состояния при нестационарной случайном сейсмической воздействии с помощью статистической динамики.
Дан вывод форцул для определения надежности рассматриваемой конструкции на основе линейной вероятностной механики pas-рушения.
Практическая ценность.
Выполненная работа дает возможность оценивать напряаенно-деформированиое состояние оболочек вращения при нестационарном случайном сейсмическом воздействии.
Полученные фориулы прэволяют дать оценку наденвости ва-щитной конструкций атомной электростанции.
Внедрение результатов. Данная работа является весьма трудоемким исследованием. Ее результаты планируется использовать в Китайской Народной Республике при проектировании АЭС.
Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивается корректностью постановки-задачи, использованием общепринятых основных теорем строительной механики и линейной вероятностной ыеханики разрушения, получивших подтверждение при решении других подобных задач.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсувдались на 47-ой и 48-ой научных конференциях профессоров-преподавателей, научных работников и аспирантов ЛИСИ (Ленинград, 1990, 1991 гг.).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. Она содерын\[Щ- страниц машинописного текста, Q рисунков,