Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Оптимизация балок с Х-образной стенкой

Диссертация: Оптимизация балок с Х-образной стенкой
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Экономия металла и уменьшение массы конструкций являются результатом совершенствования методов расчета, ликвидации неоправданных запасов прочности, конструктивных излишеств. Для совершенствования конструкций на стадии проектирования важную роль играет их оптимизация. Основы теории оптимизации строительных конструкций были изложены в работах В. Г. Шухова и Н. С. Стрелецкогозначительный вклад… Читать ещё >

Содержание

  • Основные буквенные обозначения величин
  • 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 1. 1. Исторический очерк развития теории исследуемого объекта
    • 1. 2. Оптимизация составных моностальных балок. II
    • 1. 3. Оптимизация бистальных балок
    • 1. 4. Задача автоматизированного проектирования балок
    • 1. 5. Выводы по первой главе и постановка задачи исследования
  • 2. ФОРМУЛИРОВКА НЕКОТОРЫХ ОГРАНИЧЕНИЙ ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ БАЛКИ С Х-0БРАЗН0Й СТЕНКОЙ
    • 2. 1. Расчет сжатого пояса составной балки с Х-образной стенкой
    • 2. 2. Устойчивость Х-образной стенки
      • 2. 2. 1. Устойчивость работающей в упругой стадии цилиндрической панели при чистом изгибе
      • 2. 2. 2. Расчет на устойчивость круговой цилиндрической панели за. пределом упругости при чистом изгибе методом Бубнова-Галеркина
      • 2. 2. 3. Расчет на устойчивость круговой цилиндрической панели за пределом упругости при чистом изгибе методом конечных разностей
    • 2. 3. Анализ жесткости бистальной балки
  • 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ БАЛОК С Х-ОБРАЗНОЙ СТЕНКОЙ
    • 3. 1. Цели экспериментального исследования и характерно тика испытываемых балок
    • 3. 2. Испытательный стенд и методика проведения эксперимента
    • 3. 3. Результаты экспериментального исследования и сопоставление их с данными, полученными теоретическим путем
  • 4. ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВНЫХ БАНОК С Х-0БРАЗН0Й СТЕНКОЙ И
  • ИХ АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ.¦
    • 4. 1. Объект оптимизации, критерии оптимальности
    • 4. 2. Ограничительные условия
    • 4. 3. Методы решения задачи оптимизации составных балок с Х-образной стенкой
      • 4. 3. 1. Приближенный аналитический метод
      • 4. 3. 2. Метод линеаризации
      • 4. 3. 3. Метод прямого перебора вариантов проекта
      • 4. 3. 4. Программа оптимизации составных балок методом прямого перебора вариантов на
      • 4. 3. 5. Примеры выбора оптимального варианта сечения балки с Х-образной стенкой с помощью ЭШ. НО
    • 4. 4. Графопостроение балок с Х-образной стенкой на и 7) i#ifra, fn. П

Оптимизация балок с Х-образной стенкой (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В решениях ХХУТ съезда КПСС и в «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981;1985 годы» предусматривается ускорение темпов научно-технического прогресса, повышение эффективности капитальных вложений и качества продукции.

Одним из важнейших направлений технического прогресса в строительстве является применение эффективных конструктивных форм, изделий, материалов (в частности, сталей повышенной и высокой прочности) и автоматизация проектирования. Каждое из этих направлений открывает большие возможности для теоретических и экспериментальных исследований.

Эффективной формой составной металлической конструкции является балка с Х-образной стенкой, которая имеет преимущества перед традиционными сварными балками (двутавровыми) в отношении местной устойчивости и крутильной жесткости. Такая конструкция позволяет рационально использовать стали повышенной и высокой прочности.

Экономия металла и уменьшение массы конструкций являются результатом совершенствования методов расчета, ликвидации неоправданных запасов прочности, конструктивных излишеств. Для совершенствования конструкций на стадии проектирования важную роль играет их оптимизация. Основы теории оптимизации строительных конструкций были изложены в работах В. Г. Шухова и Н. С. Стрелецкогозначительный вклад в развитие этого раздела теории конструкций внесли А. И. Виноградов, А. В. Геммерлинг, Я. М. Пихтарников, И. М. Рабинович, А. Р. Ржаницын и другие.

Настоящая работа относится к проблеме повышения эффективности конструктивных форм, разработки методики оптимизации металлических составных балок, в том числе бистальных с Х-образной стенкой, и создания системы автоматизированного проектирования таких конструкций.

Актуальность работы обусловлена необходимостью:

— применения в строительстве новых материалов и рациональных конструкций;

— разработки методик и составления пакетов программ, предназначенных для оптимизации этих конструкций и автоматизации их проектирования;

— экономии материалов за счет использования резервов прочности и рационального распределения массы;

— перспективностью более широкого применения бистальных балок с Х-образной стенкой.

Целью настоящей диссертации является разработка методик оптимизации как монометаллических, так и бистальных балок с Х-образной стенкой и автоматизация их проектирования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

— разработаны методики и предложены алгоритмы, позволяющие определять оптимальные значения параметров сварных балок с Х-об-разной стенкой;

— уточнены ограничения задачи оптимизации балки с Х-образной стенкой, касающиеся работы сжато-изогнутой полки и стенки;

— предложена программа оптимизации балки с помощью микрокалькулятора «Электроника БЗ-21», позволяющая инженеру-проектировщику ориентировочно определять оптимальные параметры балки;

— предложена программа для ЭЕМ, которая дает возможность получить оптимальный проект на основе метода прямого перебора вариантов балки;

— разработан пакет программ для выполнения рабочих чертежей на «2) '.

Практическая значимость диссертации заключается в том, что разработаны алгоритмы и составлены программы оптимизации балок с Х-образной стенкой, а также программа на «Дг^г^га/» для выполнения графической части проекта. Даны рекомендации по расчету таких балок.

Методики расчета и оптимизации балок с Х-образной стенкой, в том числе бистальных, используются в процессе курсового проектирования и в научно-исследовательской работе студентов РИСИ.

В настоящей работе защищаются следующие положения:

— результаты анализа жесткости и местной устойчивости би-стальной балки с Х-образной стенкой;

— результаты экспериментальных исследований устойчивости Х-образной стенки составной балки;

— методика оптимизации балок с Х-образной стенкой, как моно- • металлических, так и бистальных, по стоимости и по расходу материалов;

— программа оптимизации балки, реализуемая на микрокалькуляторе «Электроника БЗ-21» — программа оптимизации балки на ЭВМ, в основе которой лежит метод прямого перебора вариантовпакет программ для выполнения графической части проекта на ЭВМ.

I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Основные результаты выполненного исследования сводятся к. следующему:

1. Проверенный анализ литературных источников в области оптимизации балок с Х-образной стенкой показал, что особенности работы таких балок мало изученыпредставляется целесообразной разработка методики оптимизации, уточнение некоторых ограничительных условий как для монометаллических, так и для бистальных балок.

2. С помощью известных методов строительной механики решены задачи о прочности сжато-изогнутого пояса и стенки балки — цилиндрической оболочки, шарнирно опертой и испытывающей упруго-пластические деформации при чистом изгибепостроены таблицы, позволяющие уточнить формулировку ограничительных условий задачи оптимизации балок с Х-образной стенкой.

Для некоторых видов загружения получены зависимости, с помощью которых формулируются ограничения по жесткости бистальной балки при ее оптимизации.

3. Для проверки результатов теоретических исследований, касающихся вопроса устойчивости Х-образной стенки балки, автором диссертации был сконструирован и смонтирован испытательный стенд, сконструированы три сварных балки, изготовленные на заводе металлоконструкций. Разработана методика проведения испытаний образцов, выбрано оборудование и изготовлены необходимые приспособления.

Результаты экспериментальных исследований образцов, подвергнутых изгибу, удовлетворительно согласуются с данными теоретических исследований. Это позволяет рекомендовать соотношения, полученные в диссертации, для формулировки ограничительных условий задачи оптимизации.

4. Разработаны две методики оптимизации составных балок с Х-образной стенкой как монометаллических, так и бистальных.

Составлены программы оптимизации балок:

— с помощью микрокалькулятора «Электроника БЗ-21», позволяющая получать приближенные значения оптимальных параметров балки;

— с помощью ЭЕМ, имеющая в своей основе метод прямого перебора вариантов.

Составлена программа на ЭВМ /нйг/?) для выполнения графической части проекта. Эти программы рекомендуются использовать в процессе проектирования составной балки.

Результаты теоретических исследований проиллюстрированы конкретными числовыми примерами: приведен рабочий чертеж балки с Х-образной стенкой, построенный на «Дгр^г-а/*.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Настоящая работа относится к проблеме повышения эффективности конструктивных форм. Она направлена на разработку методики оптимизации металлических составных балок (в том числе бисталь-ных, с Х-образной стенкой) — ее практический выход — создание пакета прикладных программ для выполнения рабочих чертежей. С помощью известных методов строительной механики уточнены некоторые ограничительные условия задачи оптимизации. На основе предлагаемых алгоритмов составлена программа оптимизации балки на ЭВМ, а также с помощью микрокалькулятора'" Электроника БЗ-21″ - описан поставленный автором эксперимент для проверки результатов теоретических исследований.

Показать весь текст

Список литературы

  1. H.H. и др. История строительной техники. М.: Стройиздат, 1962.-238с.
  2. P.A. Балки с волнистыми стенками. Промышленное строительство, 1963, 1 3, с.54−56.
  3. .А., Кочергова Е. Е. Балки из двух марок стали. -Промышленное строительство, 1964, № II, с.20−23.
  4. Н.И., Лужин О. В. Приложение методов теории упругости и пластичности к решению инженерных задач: Учебн. пособие для высш.техн.учебн.заведений. М.:Высшая школа, 1974.-200с.
  5. Е.И., Гениев А. Н., Балдин В. А. и др. Металлические конструкции. М.:Стройиздат, 1973.-688 с.
  6. Е.И. Предварительно напряженные несущие металлические конструкции. М.:Стройиздат, 1975.- 414с.
  7. Ф. Устойчивость металлических конструкций (пер. с англ. Ж. С. Сислдао под общ.ред. Э.И.Григолюка) М. :Физматгиз, 1959.-544 с.
  8. .Н., Слепухин В. Я., Эпельцвейг Г. Я. Технологическая линия автоматизированного проектирования промышленных зданий под общ.ред. В. Н. Мастаченко. Стройиздат, ленинградское отделение, 1982.-175с.
  9. С.Б., Трулль В. А. Испытание двутавровых балок с горизонтально-гофрированной стенкой. Ленинград. Сб. трудов: Металлические конструкции и испытания сооружений, 1980.
  10. .М. Предельные состояния стальных балок. Госуд. изд. лит-ры по стр-ву и арх. М.-Л., 1953.-215с.
  11. A.A. Металлические конструкции. М.-.Стройиздат, 1979.-471с.
  12. А.И. Проблема оптимального проектирования встроительной механике, цикл лекций. Харьков: Вища школа, 1973.-166с.
  13. А. И. Задача оптимального проектирования и ее особенности для стержневых систем. Строительная механика и расчет сооружений, 1974.- № 4, с.55−59.
  14. A.C. Устойчивость деформируемых систем.- 2-е изд., перераб. и доп. -М.:Наука, 1967.-984с.
  15. Н.М. Исследование коробчатых балок из алюминиевого сплава со стенками, изогнутыми в поперечном сечении по окружности. Исследование облегченных строительных конструкций, сб. научных трудов. -Хабаровск, 1977, с.37−40.
  16. A.B. Оптимизация конструкции. В кн.:Расчет стержневых систем. М.:Стройиздат, 1974, с.196−202.
  17. A.B. Оптимальное проектирование металлокон- -струкций. -Строительная механика и расчет сооружений, 1974, 4, с. 10−13. .
  18. A.B. 0 методах оптимизации конструкций. -Строительная механика и расчет сооружений, 1971, № 2, с.20−22.
  19. Э.И., Кабанов В. В. Устойчивость оболочек. -М.: Изд-во «Наука», 1978, с. 315.
  20. В. Расчет сжатого пояса составной подкрановой балки с Х-образной стенкой. -В кн.:Облегченные конструкции зданий. Ростов-на-Дону, Рост.инж.-строит.ин-т, 1983, с.66−73.
  21. В. Анализ жесткости балки с Х-образной стенкой.-Ростов-на-Дону, 1984.- 8с. Рукопись представлена Рост.инж.-строит.ин-том. Деп. в ВНИИИСе, № 4542, 1984.
  22. В. Анализ устойчивости Х-образной стенки бисталь-ной балки. -Ростов-на-Дону, 1984.-13с. Рукопись представлена Рост. инж.-строит, ин-том. Деп. в ВНИИИСе, № 4543, 1984.
  23. В. Оптимизация балок с Х-образной стенкой. -Ростов- '-на-Дону, 1984.-8с. Рукопись представлена Рост. инж.-строит, ин-том. Деп. в ВНИИИСе, № 5003, 1984.
  24. Ю.И. Методы оптимизации. -М.:Изд-во «Советское радио», 1980.-268с.
  25. A.C. Несущая способность цилиндрической оболочки. -Лрикл.механика, 1983, т. XIX, J6 5, с.42−48.
  26. В., Михайлищев В. Оптимальная унификация сечений элементов строительных конструкций. -Промышленное строительство и инженерные сооружения, 1972, № 5, с. 33.
  27. Л.Г. Балки, пластины и оболочки (пер. с англ. под ред. Э. И. Григолюка. -М.:Наука, 1982.-568с.
  28. A.A. Предельное состояние сжатых гибких пластинок в элементах металлических конструкций. -Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. -Новочеркасск, 1980.-318с.
  29. A.A. 0 запредельном поведении сжатых гибких пластинок. -Строит.механика и расчет сооружений, 1983, Jfc 3, с.41−43.
  30. А.О. Оптимизация сечения сварных подкрановых балок. -В кн.?Облегченные конструкции зданий. Ростов-на-Дону- Рост. инж.-строит, ин-т, 1983, с.29−35.
  31. С.А. Роль и значение сталей повышенной и высокой прочности в строительных металлических конструкциях. В сб. «Металлические конструкции» ЦНИИСК, 1968.
  32. В.И. Совершенствование расчета бистальных балок. В сб.: Тр.ЦНИИСК. Исследования надежности металлических конструкций. М., 1979.
  33. В.И. Исследование прочности, устойчивости и выносливости бистальных элементов. -Строительная механика и расчет сооружения, 1976, № I, с.47−50.г
  34. .Н. Исследование балок с цилиндрическими Х-образ-ными стенками: Автореф. дис.. канд.техн.наук. -Москва, 1971, —. 21с.
  35. В.П. Определение наименьшей площади сечения сварной двутавровой балки. -Строительная механика и расчет сооружений, 1980, № 3, с.52−56.
  36. И., Гърдев Г. Расчет оптимального поперечного сечения балок, испытывающих изгиб в двух направлениях. -Строительство, 1983, Jfe 3, с.8−10.
  37. И. Л. Об одном подходе к задаче оптимального проектирования. -В кн.?Исследование, расчет и испытание металлических конструкций. Межвуз.сб. Казань, 1980, с. П-12.
  38. Л.П. Эффективность применения сталей повышенной и высокой прочности в сплошных подкрановых балках. -Лромыш- * ленное строительство и инженерные сооружения, 1974, № 6, с.29−31.
  39. Л.П. Оптимизация и эффективность бистальных балок. -Промышленное строительство и инженерные сооружения, 1976, № I, с.25−28.
  40. Л.П. Определение веса и высоты металлических балок с учетом ограничения деформаций, -промышленное строитель- * ство и инженерные сооружения, 1971, Jfe 5, с.32−34.
  41. С.Д. Некоторые вопросы оптимизации проектных решений при помощи ЭЦВМ.-В сб. :Тр.ЦНШСК, МИСИ, Проектстальконст-рукций. Металлические конструкциям.:Стройиздат, 1966, с.358−365. '
  42. Я.М. Вариантное проектирование и оптимизация стальных конструкций. -М.:Стройиздат, 1979.-320с.
  43. Я.М., Летнжов Н. С., Левченко В. И. Технжо-экономические основы проектирования строительных конструкций (под общ.ред. проф.Я.М.Лихтарнжова).-Киев:Вшца школа, 1980. -318 с.
  44. К.И. Оптимальное проектирование конструкций (пер. с англ. В. И. Дорофеевым, под ред.проф.Колтунова H.A.) -М.:Изд-во Высшая школа, 1979.-236с.
  45. В.Н., Мирвис Я. Г., Уколов В. Н. Автоматизация проектирования железобетонных конструкций. Ленинград: Стройиздат, Ленинградское отделение, 1982.-224с.
  46. Н.П. Металлические конструкции. Современное состояние и перспективы развития. М.:Стройиздат, 1983.-540с.
  47. В.И. К расчету местной устойчивости бистальных балок. -В кн. Исследование прочности элементов строительных металлических конструкций.:Сб.науч.тр. ЦНИИСК, М., 1982.-0.21−27.
  48. В.М., Беляева Э. С., Краснер Н. Я. Методы оптимизации. -М.:Просвещение, 1978.-174с.
  49. К.К. Металлические конструкции. -М.:Стройиздат, 1976.-576с.
  50. Общестроительные руководящие методические материалы по созданию автоматизированного проектирования (САПР). Редакция 1−78. -М., 1978 (ГКНТ).
  51. П.М. Изгиб, устойчивость и колебания пластинок. М.: ун-т, 1958.-389с.
  52. П.М. Вопросы динамики и устойчивости оболочек. М.:Наука, 1963.-419с.
  53. П.М., Колтунов М. А. Оболочки и пластины. М.: Изд-во МГУ, 1969.-695с.
  54. Х.М. Оптимизация металлических балочных конструкций перекрытий зданий.: Автореф. дис.. канд.техн.наук. -Рос- • тов-на-Дону, 1979.-24с.
  55. Ю.В., Кулаков В. Ф. Основы теории пластин и оболочек. -Ростов-на-Дону.: РВКУ, 1968.-123с.
  56. Ю.В., Фалькович М. А. Оптимальное проектирование строительных конструкций. -Ростов-на-Дону: Рост. инж.-строит, ин-т, 1981.-101с.
  57. Ю.М., Пятигорьский З. И. Оптимальное проектирование строительных конструкций. -Киев: Вшца школа, 1980.-Н2с.
  58. И.М. К расчету ферм и балок минимального объема на действие динамических нагрузок и собственного веса.
  59. В сб. Исследования по теории сооружений. Вып. ХУ, Стройиздат, 1967.
  60. М.И. Оптимальное проектирование конструкций методики математического программирования. -Строительная механика и расчет сооружений, 1969, № 3, с.54−62.
  61. Рекомендации Всесоюзного научно-технической конференции «Системы автоматизированного проектирования в строительстве». М., ЦНШИАС, 1979.
  62. А. Р. Расчет сооружений с учетом пластических свойств материалов. -М.:Стройиздат, 1954. -236с.
  63. Н.Д. Задача о балке наименьшего объема, лежащей на упругом основании. Сб. материалов У1 научно-технической конференции по вопросам путевого хозяйства. Трансжелдориздат, 1958, с.34−37.
  64. Н.Д., Перевозов С. А. О применении статическихметодов поиска при оптимальном проектировании несущих конструкций. Труды ЛИСИ № 60, изд-во ЛИСИ, 1969, с.15−19.
  65. Н.Д., Богатырев А. И. Проблемы оптимального проектирования конструкций. -Л.:Стройиздат, I97I.-I34C.
  66. П.И. Практические методы оптимизации сечений сварных балок в предельном напряженно-деформированном состоянии. В кн. Расчет и испытание металлических конструкций: Межвуз.сб. Казань, 1982, с.6−8.
  67. П.И. Вариантное проектирование и оптимизация сечений балочных конструкций. -Киев: КИСИ, 1978−77с.
  68. Системы автоматического проектирования в строительстве.-В кн.:Тез.докл.Всесоюз.науч.-технич.конференции «САПР в строительстве». М., 1979.
  69. СНиП I1−23−8I. Стальные конструкции. Госстрой СССР. -М.: Стройиздат, 1982.-96с.
  70. С.П., Войновский-Кригер С. Пластинки и оболочка (пер. с англ. В. И. Контовта, под ред. Шапиро Г. С.) 2-е изд. стереотип. -М.:Изд-во «Наука», 1966.-635с.
  71. С.П. Устойчивость упругих систем (пер. с англ. Снитко И.К.) 2-е изд. -М.:Гостехиздат, 1955.-567с.
  72. А. К вопросу устойчивости тонкостенных ломаных в плане неразрывных балок. -В кн. Материалы респ.науч.-техн.конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 60-летию ТашПИ. Ташкент, 1980, ч.1, 40с.
  73. Ф.Г. Расчет конструкций с учетом пластических деформаций. -М.:Машгиз, 1963.-380 с.
  74. A.A., Боркаускас А. Э., Каркаускас Р. П. Теория и методы оптимизации упруго-пластических систем. Под ред.проф.А. А. Чираса, Л.:Стройиздат, 1974.-375с.
  75. A.A. Математические модели анализа и оптимизации упруго-пластических систем. -Вильнюс, 1982.-112с.
  76. Ufai/nate pAear st/^л^ЛА ff Ajt? wd 7-?ea/xj>. A
  77. Лаха/ii ЛЛяЛЛе Л. ^оЛг/пя/п ?ЛегЛ^/г ?'?лгга.лЛ def& ffeta* ^ЛлгЛел/., Арлim, м- м> мп
  78. J/zji. fu'1' ¦ ?rax/ife/fArey,
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?