РОЗРАХУНОК НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ МЕТАЛЕВИХ ПАЛЬ

  • А. М. Богуславська Національний університет «Запорізька політехніка»
  • С. М. Гребенюк Запорізький національний університет
  • Д. М. Морозов Національний університет «Запорізька політехніка»
  • О. В. Гнєздовський Національний університет «Запорізька політехніка»
Ключові слова: композиційний матеріал, матриця, волокно, термопружні сталі, температурні коефіцієнти лінійного розширення, металева паля

Анотація

У роботі визначено напружено-деформований стан металевої палі, що представлена ізотропним композитним матеріалом на основі магнієвої та титанової матриць, армованих борними волокнами. Задачу розглянуто для двох вісесиметричних напрямів армування волокнами: осьового та кругового. При розв’язанні задачі припускалося, що металева паля має циліндричну форму, знаходиться під дією зовнішнього навантаження та зазнає температурного впливу. Розрахунки проведено в програмному комплексі «МІРЕЛА+» на основі методу скінченних елементів. Для отримання чисельних результатів використано паралелепіпедний скінченний елемент для композиційного матеріалу з просторовою орієнтацію волокон на основі моментної схеми скінченного елемента. На низці термопружних задач проведено верифікацію скінченно- елементного підходу до визначення напружено-деформованого стану конструкцій із волокнистого композита, що знаходиться в умовах температурного впливу. Розрахунок задачі проводився при різних сітках розбиття й показав добру збіжність чисельних результатів. У роботі представлено результати чисельних розрахунків при сітці розбиття на скінченні елементи 5×17×13. Термопружні сталі композиційного матеріалу, такі як поздовжній і поперечний модулі пружності, коефіцієнти Пуассона, поздовжній і поперечний температурні коефіцієнти лінійного розширення, визначено за допомогою відомих формул. Отже, у роботі проведено числовий аналіз задачі й побудовано графічні залежності осьових і радіальних деформацій залежно від типу армування, матеріалу матриці та об’ємного вмісту волокна в композиті. З аналізу отриманих результатів видно, що як осьові, так і радіальні деформації зменшуються при збільшенні об’ємної частки волокна в композиті. Зокрема, можна зауважити, що радіальні переміщення є меншими порівняно з осьовими для обох типів армування волокнами. Отримані результати можуть бути використані при будівництві, допомогти розв’язати проблему правильного підбору матеріалів композиту, тим самим уникнути появи тріщин і руйнування споруди в подальшому.

Посилання

1. Ордобаев Б.С. Инженерные методы по снижению сейсмического риска зданий и сооружений. Технологии гражданской безопасности. Москва, 2013. Т. 10. № 4 (38). С. 62–66.
2. Свайные фундаменты: свод правил / составитель В.Н. Калинин. Москва, 2011. 85 с.
3. Screw Piles: Guide lines for Design, Construction & Installation / lead author : Nicola Ridgley. New Zealand, 2015. 48 p.
4. Field description of soil and rock. Guideline for the field classification and description of soil and rock for engineering purposes. New Zealand geotechnical society INC. 2005. 39 p.
5. Numerically modeling the installation and loading of screw piles using DEM / Y.U. Sharif, M.J. Brown, M.O. Ciantia, J.A. Knappett, C. Davidson, B. Cerfontaine, S. Robinson. Civil Engineering, School of Science and Engineering, University of Dundee. Scotland, 2019. P. 101–108.
6. Abbas Mohajeranin, Dusan Bosnjak, Damon Bromwich. Analysis and design methods of screw piles: A review. Soils and Foundations. 2016. Vol. 56 (1). P. 115–128.
7. Карпинос Д.М. Композиционные материалы : справочник. Киев : Наукова думка, 1985. 592 с.
8. Метод конечных элементов в вычислительном комплексе «МІРЕЛА+» / В.В. Киричевский, Б.М. Дохняк, Ю.Г. Козуб, С.И. Гоменюк, Р.В. Киричевский, С.Н. Гребенюк. Киев : Наукова думка, 2005. 416 с.
9. Гребенюк С.М. Напружено-деформований стан просторових конструкцій на основі гомогенізації волокнистих композитів : автореф. дис. … докт. техн. наук : 01.02.04. Запоріжжя, 2016. 35 с.
10. Гребенюк С.М., Клименко М.І., Богуславська А.М. Термопружна задача для порожнистого циліндра з композиційного матеріалу з транстропним волокном. Вісник Запорізького національного університету. Запоріжжя, 2017. № 2. С. 82−89.
11. Богуславська А.М. Термомеханічні характеристики волокнистого композиційного матеріалу з анізотропними компонентами : дис. канд. ... фіз.-мат. наук : 01.02.04. Запоріжжя, 2018. 133 с.
Опубліковано
2020-11-16
Як цитувати
Богуславська, А. М., Гребенюк, С. М., Морозов, Д. М., & Гнєздовський, О. В. (2020). РОЗРАХУНОК НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ МЕТАЛЕВИХ ПАЛЬ. Вісник Запорізького національного університету. Фізико-математичні науки, (1), 14-19. вилучено із http://journalsofznu.zp.ua/index.php/phys-math/article/view/1545

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають