Моделі і методи розв’язання задач будівельної механіки конструкцій зі змінними геометричними параметрами

3. Синтезовані нові ефективні чисельні алгоритми розв'язання задачі НДС і довговічності багатоелементних конструкцій, які підлягають впливу сильноагресивних середовищ. Вони засновані на використанні МСЕ разом з чисельними методами розв'язання задачі Коші та отриманими раніше аналітичними залежностями. Досліджена похибка розв'язання поставлених задач з використанням традиційних алгоритмів і підтверджена доцільність використання нових.

4. З використанням запропонованих моделей, аналітичних формул і чисельних алгоритмів отримані розв'язки нових задач НДС, довговічності та оптимального проектування стержневих елементів, розв'язання яких відомими методами є дуже важким, а в деяких випадках - неможливим.

5. Запропоновані модифіковані СЕ змінної жорсткості для розв'язання задач НДС і довговічності конструкцій з геометричними характеристиками, що змінюються: ряд балкових елементів з чотирма ступенями свободи, чотирикутний та трикутний СЕ плосконапруженої пластини з вісьмома і дванадцятьма ступенями свободи відповідно. Їх використання дозволило підвищити порядок апроксимації функцій геометричних характеристик по області конструкції. Показано, що застосування адаптованих СЕ змінної жорсткості дозволяє істотно підвищити точність і ефективність чисельних алгоритмів, що використовують МСЕ.

6. Отримані розв'язки нових задач НДС і довговічності статично невизначених кородуючих багатоелементних стержневих і континуальних систем. Досліджений вплив рівня навантаження і параметрів корозійного зносу на НДС і довговічність конструкцій. Показано, що відомі методики розрахунку, у яких використовується лише нульовий порядок апроксимації функцій геометричних характеристик за просторовими координатами, призводять до істотно завищеного (до 10%) значення довговічності конструкції.

7. Запропонований та обґрунтований ефективний алгоритм розв'язання задач оптимізації багатоелементних конструкцій, заснований на спільному використанні методу ковзного допуску, МСЕ, а також аналітичних формул довговічності окремих елементів. Запропонована адаптація методів випадкового пошуку і деформованого багатогранника для пошуку оптимальних проектів на неперевній множині розв'язків. Для випадку, коли варійовані параметри змінюються дискретно, запропонований генетичний алгоритм методу випадкового пошуку.

8. Досліджені оптимальні розв'язки в задачах проектування багатоелементних стержневих систем типу ферм, балок, рам і плосконапружених пластин з геометричними характеристиками, що змінюються. Для плоских ферм і плосконапружених пластин розв'язані задачі параметричної оптимізації та оптимізації форми. Використання модифікованих СЕ змінної жорсткості дозволило розглянути нові постановки оптимізаційних задач, зокрема - прийняті в якості варійованих параметрів геометричні розміри конструкції у вузлах скінченно-елементної моделі.

9. Результати, що отримані при виконанні дисертаційної роботи були впроваджені:

- в ВАТ НДІ "Чорметмеханізація" (м. Дніпропетровськ) у 1996 році при розробці проекту реконструкції стану 250 ВАТ "Сулинський металургійний завод";

- в ВАТ "Шахта "Степова" ДХК "Павлоградвугілля" (м. Павлоград) у 2001 році при розробці проекту реконструкції галереї подачі вугілля.

Деякі результати досліджень були використані в навчальному процесі.

Таким чином, сукупність отриманих у дисертаційній роботі результатів у цілому можна кваліфікувати як теоретичне узагальнення і розв'язок значної наукової проблеми, що має важливе практичне значення. Вона полягає в створенні моделей і методів розв'язання задач будівельної механіки конструкцій зі змінними геометричними характеристиками.

Список опублікованих праць за темою дисертації

Монографія

1. Зеленцов Д.Г. Расчет конструкций с изменяющейся геометрией в агрессивных средах. Стержневые системы. Монография. - Днепропетровск: УГХТУ, 2002. - 168 с.

Статті в наукових журналах

2. Зеленцов Д.Г., Почтман Ю.М. О влиянии химически активных сред на напряженно-деформированное состояние и долговечность тонкостенных конструкций // Изв. АН Арм. ССР. - Механика. - 1990. - №5. - С. 38-43.

3. Почтман Ю.М., Алексеенко Б.Г., Зеленцов Д.Г. Оптимальное проектирование ферм, подверженных коррозионному износу, на основе метода конечных элементов // Сопротивление материалов и теория сооружений. - 1991. - Вып. 59. - С. 72-76.

4. Зеленцов Д.Г. Оптимальное проектирование дискретно подкрепленных пластин, подверженных коррозионному износу // Компьютерное моделирование и оптимизация механических систем и процессов. Сб. научн. трудов ИК НАН Украины. - К., 1994. - С. 15-23.

5. Зеленцов Д.Г., Почтман Ю.М. Исследование влияния агрессивных сред на длительную устойчивость подкрепленных пластин // Прикладная механика. - 1995. - №2. - С. 55-62.

6. Зеленцов Д.Г., Почтман Ю.М. Исследование устойчивости регулярно подкрепленных пластин, подверженных воздействию агрессивных сред // Докл. НАН Украины. - 1995. - №6. - С. 50-52.

7. Зеленцов Д.Г., Кольчик С.В. Моделирование процесса коррозионного износа в задачах оптимального проектирования, использующих метод конечных элементов // Компьютерные методы в задачах прикладной математики и механики. Сб. научн. трудов ИК НАН Украины. - К., 1998. - С. 40-47.

8. Зеленцов Д.Г., Почтман Ю.М. Исследование долговечности нагруженных балок двутаврового сечения, подверженных коррозионному износу // Строительство. Материаловедение. Машиностроение. Сб. научн. трудов. Вып. 9. - ч. 1. - Днепропетровск: ПГАСА, 1999. - С. 29-35.

9. Зеленцов Д.Г. Решение задачи долговечности нагруженной балки при коррозионном износе с учетом изменения формы сечения // Системні технології. Системні технології в задачах моделювання технічних систем: Збірник наук. праць. - Вип. 8. - Дніпропетровськ, 1999. - С. 36-42.

10. Скалозуб В.В., Зеленцов Д.Г., Солодкая Н.А. Исследование компромиссно-оптимальных свойств изгибаемых стержней, работающих в агрессивных средах // Строительство. Ресурсосберегающие технологии в транспортном и гидротехническом строительстве. Сб. научн. трудов. Вып. 6. - Днепропетровск, 1999. - С. 163-167.

11. Зеленцов Д.Г., Кольчик С.В., Почтман Ю.М. Расчет долговечности нагруженных пространственных систем, функционирующих в агрессивных средах // Математичне моделювання. - №2 (5). - 2000. - С. 48-50.

12. Колесник И.А., Зеленцов Д.Г., Храпач Ю.А. Многокритериальная оптимизация стержневых конструкций, подверженных коррозионному износу // Геотехнічна механіка. Міжвід. зб. наук. праць / Ін-т геотехнічної механіки НАН України. - Дніпропетровськ, 2000. - Вип. 40. - С. 151-156.

13. Зеленцов Д.Г., Солодкая Н.А. Долговечность балки, подверженной коррозионному износу, при ограничениях по жесткости // Науковий вісник НГА України. - 2002. - №2. - С. 45-47.

14. Зеленцов Д.Г. Новые конечные элементы переменной жесткости для расчета конструкций, подверженных коррозионному износу // Сборник научных трудов Национальной горной академии Украины. - Днепропетровск: "Навчальна книга", 2002. - №13. - Т. 2. - С. 169-174.

15. Колесник И.А., Зеленцов Д.Г., Храпач Ю.А. Об одном подходе к решению задачи долговечности статически определимых ферм, функционирующих в химически активных средах // Техническая механика. - 2002. - №1. - С. 95-100.

16. Колесник І.А., Зеленцов Д.Г., Храпач Ю.О. Про похибку скінчено-елементних процедур в задачах довговічності багатоелементних конструкцій, які підлягають корозійному зносу // Опір матеріалів та теорія споруд. - 2002. - Вип. 70. - С. 176-181.

17. Зеленцов Д.Г., Солодкая Н.А. Весовая оптимизация статически неопределимой балки при коррозионном износе с использованием конечных элементов переменной жесткости // Системні технології. Регіональний міжвузівський збірник наукових праць. - Вип. 4 (21). - Дніпропетровськ, 2002. - С. 28-32.

18. Зеленцов Д.Г., Казанцева Т.С. Обґрунтування вибору математичних моделей, які описують процес корозії під напругою в металевих елементах конструкції // Вопросы химии и химической технологии. - 2003. - №2. - С. 146-148.

19. Зеленцов Д.Г. Использование адаптированных конечных элементов переменной жесткости для расчета континуальных конструкций в условиях коррозионного износа // Вопросы химии и химической технологии. - 2004. - №6. - С. 167-171.

20. Зеленцов Д.Г., Солодкая Н.А. Конечно-элементный расчет балочных конструкций при коррозионном износе с использованием конечных элементов переменной жесткости // Науковий вісник НГУ. Науково-технічний журнал. - Дніпропетровськ: НГУ. - 2004. - №12. - С. 23-26.

21. Зеленцов Д.Г., Науменко Н.Ю. Использование конечно-элементных моделей в задачах оптимизации корродирующих континуальных конструкций // Математичне моделювання. - 2004. - №2(12). - С. 61-66.

22. Зеленцов Д.Г., Ускова Т.Ю. Исследование влияния периметра на оптимальные параметры сечений корродирующих изгибаемых стержневых элементов // Вопросы химии и химической технологии. - 2004. - №6. - С. 119-122.

23. Зеленцов Д.Г., Науменко Н.Ю. Адаптация метода скользящего допуска к задачам оптимизации корродирующих конструкций // Системні технології. Регіо-нальний міжвузівський збірник наукових праць. - Вип. 3 (38). - Дніпропетровськ, 2005. - С. 48-56.

Тези доповідей та матеріали конференцій

24. Zelentsov D.G. News algorithms of calculation and optimal design of thin-walled construction with nonstationary geometrical parameters // Lightweight Structures in Civil Engineering. - Warsaw, 1996. - P. 168-169.

25. Zelentsov D.G., Pochtman Yu.M. The solution of weight-optimization of thin-walled constructions with nonstationary geometrical parameters // International Colloquium of Shells & Spatial Structures. - Taipei, 1997. - P. 307-311.

26. Zelentsov D.G., Pochtman Yu.M. Use of the analytical formulas of longevity in problems of optimal design of multi-elements structures under corrosion wear // Lightweight Structures in Civil Engineering. - Warsaw - Сraсow, 2000. - P. 156-157.

27. Зеленцов Д.Г., Почтман Ю.М. Новые численные алгоритмы решения задач оптимизации конструкций, подверженных коррозионному износу // Modern Building Materials, Structures and Techniques. 6th International Conference. - Vilnius, 1999. - P. 157-162.

28. Зеленцов Д.Г. Конечно-элементный расчет стержневых конструкций, подверженных воздействию агрессивных сред // Математическое моделирование в механике сплошных сред на основе методов граничных и конечных элементов. Сб. научн. трудов XVIII Международной конференции. - С.-Петербург, 2000. - С. 45-46.

29. Колесник И.А., Зеленцов Д.Г., Храпач Ю.А. Об определении рациональной формы статически неопределимых стержневых конструкций с учетом воздействия агрессивных сред // Theoretical Foundations of Civil Engineering. - Warsaw, 2001. - P. 89-94.

Авторські свідоцтва

30. Свідоцтво пр реєстрацію авторського права на твір. Збірка комп'ютерних програм "Пакет прикладних програм розрахунку кородуючих плоско-напружених пластин методом скінчених елементів". / Зеленцов Д.Г., Науменко Н.Ю. - 10.01.2005. - №11910.

31. Свідоцтво пр реєстрацію авторського права на твір. Комп'ютерна програма "Автоматизована система розрахунку міцності кородуючих шарнирно-стержневих систем" ("Ферма"). / Зеленцов Д.Г., Радуь О.А. - 17.10.2005. - №14383.

32. Свідоцтво пр реєстрацію авторського права на твір. Комп'ютерна програма "Автоматизована система розрахунку оптимальних параметрів перетинів кородуючих балочних конструкцій". / Зеленцов Д.Г., Ускова Т.Ю. - 21.03.2006. - №16023.

Особистий внесок здобувача в роботах, що опубліковані в співавторстві, складається в наступному: [2, 3, 5-7, 11, 18, 21] - постановка задачі, розробка математичних моделей; [8, 10, 12, 13, 15, 23, 27] - постановка задачі, виконання теоретичних досліджень; [17, 20, 22, 25, 26, 29] - постановка задачі, отримання аналітичних залежностей; [30-32] - постановка задачі, розробка програмних модулів.

Размещено на Allbest.ru