Введение к работе
Актуальность темы. Снижение материалоемкости и стоимости конструкций при условии их надежности и долговечности является важной задачей повышения эффективности строительного производства, которая может быть решена путем применения конструкций из композиционных материалов. На строительных объектах нефтегазовых комплексов, химической промышленности и атомной энергетики применяются многослойные пластины и оболочки.
Такие системы обладают высокой прочностью и жесткостью при относительно малой массе, хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами и, следовательно, экономической эффективностью.
Слои конструкций соединяются между собой анкерами, которые допускают проскальзывание одного слоя по отношению к другому. В этом случае связи между отдельными элементами (слоями) имеют конечную жесткость. Такие конструкции следует рассматривать с позиции теории составных пластин и оболочек.
К настоящему времени вопросы исследования напряженно-деформированного состояния составных пластин и оболочек получили значительное развитие. Однако, несмотря на большое количество работ, посвященных решению этих задач, проблема расчета составных пологих оболочек со слоями переменной толщины продолжает оставаться актуальной. Обусловлено это тем, что эти конструкции обладают рядом особенностей. При их работе распределение усилий и напряжений между слоями зависит от жесткости ивов. Введение переменной толщины каждого слоя усложняет решение поставленной га-дачи. Расчет составных конструкций в рамках существующих теорий является проблематичным.
Снижение стоимости конструкций при.соблюдении всех прочност-
ных и технологических требований также является важным условием при проектировании. Оптимизация составных пологих оболочек переменной конструктивной жесткости позволяет решить эту задачу.
Исследование напряженно-деформированного состояния составных конструкций со слоями переменной толщины в сочетании с конечной жесткостью связей сдвига между сложи представляет собой актуальную задачу строительной механики, решение которой способствует созданию конструкций, отвечающих современным требованиям надежности и экономичности.
Цель работы состоит в создании методики расчета составных пластин и пологах оболочек со слоями переменной толщины с учетом конечной жесткости связей сдвига между слоями; проведении расчета конкретных задач по определению напряженно-деформированного состояния, а также решении задач оптимизации реальных конструкций.
Научная новизна работы состоит в следующем:
развита теория изгиба составных пластин А.Р. Ржаницдаа в форме дифференциальных уравнений применительно к составным пологим оболочкам со слоями переменной толщины;
разработана методика осреднения жесткости шва на сдвиг при дискретном соединении слоев;
разработан алгоритм расчета напряженно-деформированного состояния составных пологих оболочек ее слоями переменной толщины;
решена задача о напряженно-деформированном состоянии трехслойной пологой оболочки с анкерным соединением слоев;
на базе метода случайного поиска разработан алгоритм оптимизации составных пологих оболочек;
- решена задача оптимизации трехслойной оболочки с анкерным соединением слоев переменной толщины.
Достоверность результатов подтверждена сравнением полученных численных значений с решениями ряда частных задач и экспериментальными исследованиями других авторов.
Практическая ценность работы. Разработанная методика расчета составных пологих оболочек со слоями переменной толшины может быть использована в проектных и научно-исследовательских организациях при проектировании составных конструкций.
Составлены программа расчета напряженно-деформированного состояния и программа оптимизации этих конструкций на ЭВМ.
Проведен анализ влияния параметров оболочки на напряженное состояние конструкции и ее стоимость.
Внедрение результатов. Некоторые результаты исследований в части определения величины жесткости связей между облицовкой и бетоном были использованы в проектной практике "Атомэнергопро-екта" при проектировании АЭС с BB3P-I000 и разработке "Инструкция по расчету облицовок герметичных помещений АХ".
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований докладывались и обсуждались на П Всесоюзной научной конференции "Нефть и газ Западной Сибири" (Тюмень, 1989 г.); на Всесоюзной научно-практической конференции "Прогресс и. безопасность" (Тюмень, 1990 г.); на научных семинарах кафедры сопротивления материалов ТюмИИ (I9S8-I992 гг.) и лаборатории механики вязко-упругих сред ИММС СО РАН (Тюмень, 1992 г.); на научном семинаре кафедры строительной механики Штаг (С.-Петербург, 1992 г.).
Публикации. Результаты выполненных исследований опубликовз-
ны в 2-х статьях и 2-х тезисах докладов.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Объем работы iOS страниц машинописного текста, страниц рисунков 2Ї и / страниц таблиц. Библиографический список содержит 120 наименований литературных источников.