Введение к работе
Актуальность темы и степень исследования тематики диссертации. Актуальной в области гражданского и промышленного строительства является задача определения уровня вибраций сооружений от действия различных динамических нагрузок. На основе результатов, полученных при проведении динамического анализа, можно судить о долговечности и надежности конструкций, их прочности и устойчивости.
Одним из наиболее современных требований, предъявляемых к созданию динамических моделей строительных конструкций и действующих на них нагрузок, является повышение точности их моделирования. Для достижения этой цели необходимо строить модели объектов, которые бы максимально соответствовали конструктивным особенностям строительных конструкций. Это приводит к усложнению моделей, поскольку реальные сооружения могут включать в себя множество различных простых элементов, таких как стержни, пластины, пружины (элементы, работающие на сжатие) и т.д.
Большой класс динамических задач строительной механики составляют такие, в которых модели внешнего воздействия не описываются детерминированными функциями времени, а характеризуются случайными процессами. Это ветровые и сейсмические нагрузки, морское волнение, различного рода вибрации, акустические воздействия. Для исследования колебаний конструкций, находящихся под действием такого рода нагрузок, используются методы строительной механики в сочетании с методами теории вероятностей. В последние годы это направление получило большое Распространение и выделилось в отдельную область строительной механики, получившую название статистической динамики конструкций.
В настоящее время обозначился целый ряд технологических процессов, связанных с производством полупроводниковых приборов, ігрецизионной техники, оптической аппаратуры, лазерного оборудования, волоконной оптики и др., требующих для нормальной работы особых условий. Здания, в которых ведутся эти производства, называются чистыми помещениями. К этим помещениям предъявляются жесткие требования не только то части состава воздуха и стабильности микроклимата, но и этносительно динамических свойств несущих конструкций. Для
-2-этих типов сооружений важен контроль уровня микровиОраций, вызываемых движением транспорта, вибрацией от технологического оборудования, микросейсмическим, воздействием.
Быстрое развитие ядерной энергетики выдвигает ответственную и сложную задачу качествеі~юго проведения инженерных расчетов прочностных характеристик конструкций АЭС, а также создания необходимого программного -обеспечения для выполнения таких расчетов, как на стадии проектирования, так и во время эксплуатации станций или при возникновении аварийных ситуаций.
Цель работы и задачи исследования. Цель работы состоит в разработке, реализации на ЭВМ и применении к решению реальных инженерных задач численных методик исследования случайных колебаний комбинированных линейных распределенных механических систем, подверженных передающимся через основание стационарным и нес:^ционарным стохастическим нагрузкам.
Методы исследования. В данной работе для решения задач стационарных и нестационарных воздействиях используются соответственно спектральный метод и метод функций Грина.
Научная новизна состоит в следующем:
на основе конвчноэлементного подхода строятся модели сложных инженерных сооружений, содержащие пластинчатые, стержневые и пружинные элементы и модели внешнего стохастического воздействия;
разработаны численные методики, позволяющие исследовать динамические процессы в конструкциях, вызванные нагрузками случайной природы. Построены и реализованы алгоритмы определения случайной реакции линейных механических систем при кинематическом задании воздействия;
реализована методика расчета нестационарных случайных колебаний упругих систем, позволяющая учитывать фильтрацию сейсмических волн слоем грунта;
решены новые задачи о случайных микровибрациях чистых производственных помещений, вызванных движением транспорта, вибрацией от технологического оборудования, микросейсмическим воздействием.
Практическая ценность. Предложенные численные методики реализованы в виде пакетов прикладных программ для ЭВМ, с помощью которых определяется уровень вибраций строительных
-3-конструкций и сооружений, находящихся под действием случайных нагрузок.
Исследованы три реальных сооружения, для них построены математические модели, описывающие вибрации от действия стационарных и нестационарных случайных нагрузок. Для данных объектов определены статистические характеристики уровня вибраций.
диссертационная работа выполнена в соответствии с общим планом исследований, проводимых на кафедре строительной механики Киевского государственного технического университета строительства и архитектуры и в Научно-исследовательском институте строительной механики Министерства образования Украины при КГТУСА. Тематика работы определяется исследованиями, проводимыми в рамках темы 7ДБ-94 "Развитие и программная реализация методов статистической динамики и технической диагностики конструкций для оценки параметров динамических процессов в машинах и сооружениях" (номера гос. регистрации 019411016668), входящей в тематический план Министерства образования Украины.
Уровень реализации, внедрение научных разработок. Результаты исследований внедрены в инженерную практику на основе переданных заинтересованным организациям совместных расчетов.
Достоверность. Достоверность результатов подтверждается путем сопоставления результатов, полученных различными методами статистической динамики и решением тестовых задач на всех этапах исследований.
Личный вклад аспиранта состоит в разработке численной методики и реализации ее в виде пакета прикладных программ на ЭВМ и решении реальных инженерных задач.
Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены и обсуждены на IV-й и IV" й научно-технических конференциях Киевского государственного технического университета строительства и архитектуры.
Публикации. Основное содержание диссертации отражено б двух печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, и списка использованной литературы (156 наименований); изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 74 рисунков и 9 таблиц.