LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Будівництво → Адаптовані скінченно-елементні моделі розв'язання задач будівельної механіки плосконапружених кородуючих пластин

23


Відкрите акціонерне товариство

український науково-дослідний

та проектний інститут сталевих конструкцій
імені В.М. Шимановського



Науменко Наталія Юріївна

УДК 539.3

АДАПТОВАНІ СКІНЧЕННО-ЕЛЕМЕНТНІ МОДЕЛІ
РОЗВ'ЯЗАННЯ ЗАДАЧ БУДІВЕЛЬНОЇ МЕХАНІКИ ПЛОСКОНАПРУЖЕНИХ КОРОДУЮЧИХ ПЛАСТИН




05.23.17 – будівельна механіка




Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук






Київ – 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Державному вищому навчальному закладі "Український державний хіміко-технологічний університет" Міністерства освіти і науки України, м. Дніпропетровськ.

Науковий керівник: доктор технічних наук, доцент

Зеленцов Дмитро Гегемонович

Державний вищий навчальний заклад "Український державний хіміко-технологічний університет", завідувач кафедри вищої математики.


Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Піскунов Вадим Георгійович,

Національний транспортний університет, завідувач кафедри опору матеріалів і машинознавства;


кандидат технічних наук

Матченко Тарас Ілларіонович,

Відкрите акціонерне товариство Український науково-дослідний та проектний

інститут сталевих конструкцій імені В.М.Шимановського, головний інженер проекту відділу об'єктів атомного енергобудівництва.


Захист відбудеться " 10 " квітня 2008 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 26.857.01 у Відкритому акціонерному товаристві Український науково-дослідний та проектний інститут сталевих конструкцій імені В.М.Шимановського за адресою: 02660, м. Київ, проспект Визволителів, 1.



З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Відкритого акціонерного товариства Український науково-дослідний та проектний інститут сталевих конструкцій імені В.М.Шимановського за адресою: 02660, м. Київ, проспект Визволителів, 1.



Автореферат розісланий " 04 " березня 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради К 26.857.01, д.т.н., с.н.с.


О.І. Голоднов







загальна характеристика роботи

Актуальність теми. В хімічній, металургійній, нафтопереробній та гірничій промисловості в процесі експлуатації обладнання та металоконструкцій підлягають впливу не тільки механічних навантажень, але й різноманітних хімічно активних середовищ, які бувають агресивними щодо конструкційних матеріалів. Експлуатаційні навантаження призводять до виникнення значних напружень та деформацій в елементах і прискорюють їх корозійне зношення.

Сумісний вплив таких факторів викликає суттєве зменшення несучої здатності та термінів експлуатації конструкцій. Як основна мета розв'язання проблеми корозії розглядається можливість продовження термінів експлуатації металевих конструкцій до їх морального зносу, яка до цього часу повністю не розв'язана. Для забезпечення надійної та безпечної експлуатації, а також встановлення термінів ремонтних і профілактичних робіт, виникає необхідність врахування умов експлуатації конструкцій вже на стадії проектування.

Оптимальне проектування конструкцій, що підлягають впливам силових навантажень і агресивних середовищ, неможливе без застосування сучасних методів розрахунку, заснованих на використанні методу скінченних елементів (МСЕ). Оскільки експериментальні дослідження таких процесів тривають довгий час, застосування методів розрахунку, що моделюють сумісну дію силового навантаження та агресивного середовища, при проектуванні конструкцій дозволять забезпечити їх надійну експлуатацію протягом заданого терміну. Дослідження щодо розробки нових ефективних методик визначення НДС, довговічності та оптимальних параметрів плосконапружених конструкцій, які експлуатуються в агресивних середовищах, актуальні і практично корисні.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є складовою частиною держбюджетної теми НДР 47030299 "Математичне моделювання корозійних процесів в навантажених багатоелементних конструкціях" (№ 0103U001455), яка виконувалась в 2002–2004 рр. в Українському державному хіміко-технологічному університеті.

Мета і задачі дослідження. Метою даної дисертаційної роботи є адаптація скінченно-елементних моделей розв'язання задач напружено-деформованого стану, довговічності та оптимального проектування плосконапружених конструкцій, які експлуатуються в умовах рівномірної корозії.

Для реалізації поставленої мети вирішувались наступні задачі:

  • обґрунтувати прийняту математичну модель корозійного зносу плосконапружених конструкцій;

  • на основі прийнятої моделі корозійного зносу розробити модифіковані математичні моделі корозійних процесів в плосконапружених пластинах з урахуванням зміни товщини при нерівномірному полі напружень по області поверхні та визначити аналітичні залежності, які дозволяють оцінити довговічність в залежності від параметрів агресивного середовища;

  • розробити нові ефективні розрахункові алгоритми розв'язання задач НДС та довговічності конструкцій, що враховують особливості експлуатації в агресивних середовищах;

  • розробити модифіковані СЕ змінної товщини шляхом підвищення порядку апроксимації функції товщини плосконапруженої пластини;

  • розробити нові ефективні чисельні алгоритми розв'язання задач оптимізації за умов обмежень за часом, які засновані на адаптації методу ковзного допуску;

  • базуючись на результатах здійснених досліджень виконати розв'язок нових задач НДС, довговічності та оптимального проектування плосконапружених конструкцій з урахуванням впливу агресивного середовища.

Об'єкт дослідження – довговічність плосконапружених конструкцій, що експлуатуються в умовах сумісної дії силового навантаження і впливу агресивного середовища.

Предмет дослідження – математичні моделі корозійного зносу, методи та алгоритми розрахунку НДС, довговічності та оптимального проектування плосконапружених конструкцій.

Методи дослідження. В основу розрахунку НДС конструкції покладені МСЕ; чисельні методи для розв'язання системи диференціальних рівнянь, а також методи нелінійного математичного програмування (ковзного допуску, деформованого багатогранника), алгоритмізації та програмування.

Наукова новизна одержаних результатів:

  • розроблені і реалізовані нові математичні моделі, які описують процес корозійного руйнування в елементах конструкцій при сумісній дії силового навантаження і агресивного середовища;

  • вперше розроблені алгоритми реалізації адаптованих скінченно-елементних моделей з використанням аналітичних залежностей, а також програмне забезпечення для розрахунку довговічності та оптимального