N 1 за 2015год
Расчёты на прочность
С.В. БОСАКОВ, докт. техн. наук, проф. (РУП «Институт БелНИИС», г. Минск)
Плоская контактная задача для полубесконечной пластинки на упругом основании..2
Комбинацией способа ортогональных многочленов и вариационного подхода получено решение контактных задач для полубесконечной пластинки на упругих полуплоскости и полосе. Распределение контактных напряжений определяется в виде ряда по полиномам Чебышева первого рода с весом, характеризующим особенность в контактных напряжениях у края пластинки. Приведен пример расчета полубесконечной пластинки на упругой полосе.
    Ключевые слова: полоса, полуплоскость, контактная задача, полубесконечная пластинка, вариационный подход, способ ортогональных многочленов.
UDC 539.3. Bosakov S.V. Plane contact problem for a semiinfinite plate on an elastic foundation
Combining the method of orthogonal polynomials and the variational approach, in this paper we give a solution of contact problems for a semi-infinite plate on an elastic half-plane and strip. Contact stress distribution is sought in the form of a series of Chebyshev polynomials of the first kind with a weight characterizing feature in the contact stresses at the edge of the plate. An example of the calculation of the semi-infinite plate on an elastic band.
    Key words: band, half-plane contact problem, semi-infinite plate, variational approach, the method of orthogonal polynomials.

В.С. УТКИН, др техн.наук,проф. (Вологодский государственный университет)
Уточнение расчетных схем балок и рам на стадии эксплуатации и проверочный расчёт их несущей способности..6
Предложены методы уточнения расчетных схем балок и рам на стадии эксплуатации, в частности, определение угловых жесткостей опор и узловых соединений экспериментально-теоретическим методом. Рассмотрены методики расчета стержневых систем для
уточненных схем работы опор и узловых соединений. Все это позволяет уточнить несущую способность балок и рам на стадии их эксплуатации.
    Ключевые слова: балка, рама, стадия проектирования, расчетная схема, стадия эксплуатации, уточненная схема, эксплуатационная нагрузка, испытательная нагрузка, жесткость опор, жесткость узлов, расчеты системы.
UDC 624.04.539.519.6. Utkin. V.S. Refinement of design schemes beams and frames during the operational phaseand check calculation of bearing capacity
New methods of refinement of design schemes of beams and frames at the operational stage, in particular determination of stiffness of supports and connections by experimental-theoretical method are proposed. The techniques of calculation of rod systems for refined schemes of work supports and connections are considered. These techniques allow to refine bearing capacity of beams and frames at operational stage.
    Key words: beam, frame, design stage, design schema, operational stage, refined schema, operational load, experimental force, stiffness of supports, stiffness of connections, structure analysis.

Н.А. КОШЕЛЕВА, инж., Г.Л. КОЛМОГОРОВ, др.техн.наук,проф. (Пермский национальный исследовательский политехнический университет)
Теория расчета гибкой ленты ВТСП методом Ритца – Тимошенко..11
Предложена методика определения деформаций в многослойной высокотемпературной сверхпроводниковой заготовке. На основании вариационного метода Ритца – Тимошенко выведены теоретические зависимости, что позволяет находить критические силы при
конструировании высокотемпературных сверхпроводников.
    Ключевые слова: нелинейная механика гибких конструкций, вопросы прочности инженерных сооружений, высокотемпературная сверхпроводимость, упругопластическая деформация, вариационные методы, многослойная конструкция.
UDC 621.3. Kosheleva N.A., Kolmogorov G.L. The calculation theory of a flexible tape from HTS using Ritz – Timoshenko method
The paper presents the method of determining the strain in the multilayer high-temperature superconductor tape. On the basis of the variation method of Ritz-Timoshenko obtained theoretical relationships that allows us to find the critical force in the design of high-temperature superconductors, from the conditions of maintaining their strength.
    Key words: nonlinear mechanics of flexible designs, questions of strength of engineering constructions, high-temperature superconductivity, elasto-plastic deformation, variation methods, multilayered design.

В.Д. ПОТАПОВ, др.техн.наук,проф. (Московский государственный университет путей сообщения)
Статический расчет плит, лежащих на сплошном нелокально упругом основании..15
При расчете балок и плит, лежащих на сплошном упругом основании, часто используется простейшая модель основания, предложенная Винклером. Эта гипотеза неоднократно подвергалась вполне обоснованной критике, потому что при определении реакции в рассматриваемой точке должен учитываться прогиб конструкции не только в той же точке, но и прогиб в соседних точках. С целью уточнения гипотезы Винклера многими авторами были предложены другие модели, которые позволяют в разной степени сгладить недостаток указанной модели. В настоящей статье предложен новый вариант модели сплошного нелокально упругого основания, используемого при расчете плит, опирающихся на него.
    Ключевые слова: плиты, сплошное нелокально упругое основание, изгиб, колебания.
UDC 539.3. Potapov V.D. Calculation of plates, lying on continue nonlocal elastic foundation
The simplest model of an elastic foundation, proposed by Winkler, is used often for the calculation of bars and plates lying on an elastic foundation. This hypothesis was discussed critical repeatedly, because the reaction of the foundation in the considered point must take into account the deflection not only in the same point, but the deflection in points, which are near to the indicated point. Many authors offered other models, which allow to smooth out the deficiency of Winkler model. A new version of the nonlocal elastic foundation model is proposed in the present paper. This model is applied for the calculation of plates, lying on this foundation. This model allows to correct the indicated deficiency of the Winkler model.
    Key words: plates, continue nonlocal elastic foundation, bend, oscillations.
 
ДЕХТЯРЬ А.С. др техн. наук, проф. (Национальный транспортный университет, г. Киев)
Несущая способность составных пологих оболочек..21
Пологие оболочки постоянной толщины имеют составную срединную поверхность. Их несущая способность исследована при шарнирном опираниии краев или защемлении и при равномерном нагружении. Кинематический метод теории предельного равновесия применен для определения верхней границы предельной нагрузки. Для описания контура сложного очертания использован метод логических R-функций. Представлены примеры расчета. Проведен анализ результатов и оценена их правдоподобность.
    Ключевые слова: пологие оболочки, теория предельного равновесия, предельная нагрузка.
UDC 642.04: 539.376. Dekhtyar A.S. Load carrying capacity of compound shells
The shallow shells of constant thickness with the supporting contour of complex outline have a compound middle surface. Their load carrying capacity is determined at hinge edges or clamping and at the uniform loading. The kinematics method of limit equilibrium theory is applied for determination of upper bound of the limit load. The method of the logical R1 functions is used for description of complex outline contour. Examples of computation. are presented. The analysis of results is made. Their plausibility is evaluated.
    Key words: shallow shell, theory of limit equilibrium, ultimate load.

 
В.А. КОМАРОВ, канд. техн. наук, доц., О.В. БОЛДЫРЕВА, ст. препод. (Пензенский государственный университет архитектуры и строительства)
Расчет и конструирование продольной и сосредоточенной поперечной арматуры консольной опоры ригеля многоэтажного железобетонного каркаса..25
Рассмотрены методы расчета и конструирования продольной и дополнительной сосредоточенной поперечной арматуры консольной опоры ригеля, рекомендованные СНиП 52.01-2003,
СНиП 2.03.01-84 и на основе каркасно-стержневой модели по результатам экспериментально-теоретических исследований.
    Ключевые слова: консольная опора, продольная и сосредоточенная поперечная арматура, наклонные трещины, сжатые бетонные полосы, растянутые вертикальные и горизонтальные стержни, ключевые точки, физические и условные грузовые опоры.

UDC 69.04.69.07. Comarov I.I., Boldyreva O.V. Calculation and design of longitudinal and concentrated transverse reinforcement console support rigel multistory reinforced concrete frame
Methods of calculation and design additional longitudinal and concentrated transverse reinforcement console support rigel recommended SNiP 52.0112003, SNiP 2.03.01184 and on the basis of the frame-core models based on the results of theoretical and experimental studies.
    Key words: console support, longitudinal and concentrated transverse reinforcement, inclined cracks, compressed concrete strip, stretched vertical and horizontal rods, key points, physical and conventional cargo support.
 
Теория оптимизации
И.Н. СЕРПИК, др.техн.наук,проф. К.В. МУЙМАРОВ, инж.,С.Н. ШВАЧКО, канд.техн.наук,доц. (Брянская государственная инженерно-технологическая академия)
Оптимизация железобетонных плит с использованием генетического алгоритма..30
Разрабатывается процедура оптимального синтеза железобетонных плит, изготовленных без предварительного напряжения арматуры, на основе эволюционного моделирования. Поиск осуществляется на вариантах расположения арматуры, множествах допустимых значений
толщины плиты, диаметров арматурных стержней, классов бетона и арматуры. Анализ напряженно-деформированного состояния конструкции выполняется методом конечных элементов с учетом физически нелинейной работы бетона и арматуры и возможности образования
трещин в растянутом бетоне.
    Ключевые слова: железобетонные плиты, оптимизация, генетические алгоритмы, физическая нелинейность.
UDC 624.04. Serpik I.N. Optimization of reinforced concrete slabs with using the genetic algorithm
The procedure for optimal synthesis of reinforced concrete slabs without prestressing is developed on base of the evolutionary simulation. The search is performed on variants of reinforcement arrangement, sets of admissible values of plate thickness, rebar diameters, concrete and reinforcement classes. Analysis of the stress-strain state of the structure is performed with the use of finite element method taking into account the physically nonlinear of concrete and reinforcement and the possible of cracks formation in tension concrete.
    Key words: optimization, genetic algorithms, reinforced concrete slabs, physical nonlinearity.
 
А.С. МАРУТЯН, канд.техн.наук,проф. (Филиал Северо-Кавказского федерального университета в г. Пятигорске)
Управление параметрами легких металлических конструкций из перекрестных систем..36
Показано, что управление параметрами несущих конструкций зданий и сооружений является тем инструментом, при помощи которого можно улучшать их физико-механические свойства (прочность, жесткость, устойчивость, надежность, сейсмостойкость и т.п.), а также
технико-экономические характеристики (расход конструкционного материала, трудоемкость, стоимость, экологичность, транспортабельность, срочность и т.п.). Приведена методика управления напряженно-деформированным состоянием легких металлических конструкций из перекрестных систем. Ее суть заключается в переходе опорных узлов контурных ферм от шарнирных к жестким креплениям с регулируемыми реактивными (опорными) моментами за счет предварительного напряжения. Такое регулирование сопровождается весьма значительным уменьшением прогибов и существенным снижением расхода конструкционного материала.
    Ключевые слова: управление, регулирование, напряженно-деформированное состояние, легкие металлические конструкции, перекрестные системы.
UDC 539.3;68.51(075.8). Marutian A.S. Manage settings for light metal structures of crosssystems
Key words: management, regulation, stress-strain state, light metal structures, cross-system.

В.Д. РАЙЗЕР, др техн. наук, проф. (г. Сан-Диего, США). Оптимизация надежности конструкций с учетом фактора живучести..42
Предлагается комплексный подход к анализу надежности на основе совместного рассмотрения вероятностной оптимизации и живучести. Проблема сводится к задаче нелинейного программирования. Результаты анализируются на примере оценки надежности портальной рамы.
    Ключевые слова: надежность, вероятность отказа, индекс живучести, оптимизация.
UDC 539.3. Raiser V.D. Optimization of reliability of structures based on survivability factor
A complex approach to the analysis of reliability based on joint consideration of probabilistic optimization and survivability. The problem reduces to the problem of nonlinear programming. The results are analyzed on an example of evaluating the reliability of portal frame.
Key words: reliability, failure probability, the index of vitality, optimization.

 
Сейсмические расчеты
А.Г. ТЯПИН, др.техн.наук (ОАО«Атомэнергопроект», г.Москва)
Применение теоремы взаимности в частотном диапазоне для определения сейсмической нагрузки на жесткий фундамент в сложных грунтовых условиях. Часть II: предельные переходы и численная реализация..46
В статье обсуждаются ранее выведенные аналитические формулы для нагрузки на жесткий фундамент, неподвижно удерживаемый в грунтовом основании при распространении в нем сейсмической волны. Это обобωение ранее полученного результата на случай «сложных грунтовых условий», когда вокруг жесткого фундамента имеется область податливого «измененного грунта». Проверяются предельные переходы от «сложных» грунтовых условий к «простым» грунтовым условиям. Обсуждаются особенности численной реализации предложенных формул.
    Ключевые слова: сейсмическая нагрузка, взаимодействие сооружений с основанием, теорема взаимности.

UDC 539.3. Tyapin A.G. Implementation of the reciprocity theorem in the frequency domain as a tool to derive seismic load impacting rigid basement in complex soil environment. Part II: limit cases and numerical implementation
Formulae for seismic load impacting rigid basement fixed in the soil foundation during seismic wave propagation, analytically developed in the previous paper, are further discussed. This is the extension of the previously developed analytical result for the limit case of «complex soil environment», when there is a certain volume of the «modified soil» around the basement. Limit case of «complex soil environment» is checked against «plain soil environment». Numerical implementation of the formulae is also discussed.
Key words: seismic load, soil-structure interaction, reciprocity theorem.

 
Динамические расчеты
Ю.Н. САМОГИН, канд.техн.наук,доц., В.П. ЧИРКОВ, др.техн.наук,проф. (Национальный исследовательский университет «МЭИ»
)
Метод квазидиагонализации для расчета собственных частот и форм свободных колебаний механических систем по схемам высокой размерности..53
Предложен метод расчета собственных частот и форм колебаний из заданного частотного диапазона, основанный на декомпозиции в сочетании с конденсацией. Данный подход имеет два существенных преимущества. Во-первых, матрицы либо диагональные, либо блочно-диагональные. Во-вторых, порядок системы сокращен с N до n. Кроме того, конденсация по частотному признаку ведет к улучшению устойчивости счета, так как обусловленность матрицы Mn Kn, определяющей устойчивость, зависит от отношения высшей собственной частоты системы к низшей.
    Ключевые слова: квазидиагонализация, декомпозиция, конденсация, собственная частота, погрешность, колебания, частотный диапазон.
UDC 539.3. Samogin U.N., Chirkov V.P. Quasidiagonalistic method for calculating natural frequencies and forms of free oscillations of mechanical systems upon schemes of high dimension
A method of calculating natural frequencies and forms on the assumption of a predetermined frequency range based on decomposition in combination with condensation is proposed in this article. This method has two significant advantages. Firstly, the matrixes can be diagonal or block1
diagonal. Secondly, the system’s order is reduced from N to n. Moreover, condensation upon a particular feature leads to the account’s improved stability, as the condition of the matrix that determines the stability depends on the ratio of the highest natural frequency of the system to the
lowest.
Key words: quasidiagonalization, decomposition, condensation, natural frequency, accuracy, oscillations, frequency range.

 
Расчеты на устойчивость
Ю.И. ДОРОГОВ, канд.техн.наук (Филиал МЭИ (НИУ) в г. Волжском). Об устойчивости горизонтального стержня, лежащего на жестком основании..58
Исследована устойчивость упругого сжимаемого горизонтального стержня, лежащего на жёстком основании и находящегося под действием собственного веса. Рассмотрен случаи частичного и полного изгиба стержня. Предварительно исследована устойчивость абсолютно-жёсткого стержня и упруго сжимаемого стержня, жесткого по отношению к деформациям изгиба. Найдено значение критической силы, при котором горизонтальный стержень теряет устойчивость.
    Ключевые слова: устойчивость горизонтального стержня.

UDC 539.382.4. Dorogov Y.I. About stability of a horizontal elastic column lying on the rigid basis
The stability of a horizontal elastic column, lying on an absolutely rigid foundation and being situated under the action of gravity, is investigated. The partial bend of the column in the process of stability loss was investigated. The value of critical force at which the column loses its stability was found.
Key words: buckling of the horizontal column.

 
В порядке обсуждения
В.А. ДВОРНИКОВ, ген.директор Дальневосточного проектного и конструкторско-технологического института легких конструкций
Новый метод расчета на устойчивость..66
Расчет конструкций на устойчивость традиционными методами (статическим, энергетическим, динамическим) сложных систем сильно затруднен громоздкими вычислениями. Расчет многоэтажной многопролетной несимметричной рамы потребовал бы раскрытия определителя 21-го порядка и решения системы трансцендентных уравнений, содержащей несколько миллионов членов, что даже при применении ЭВМ представляет существенные трудности. В статье предложен метод расчета, позволяющий избежать указанных трудностей.
Приведены примеры расчета по предлагаемому методу и сравнения их результатов с результатами, полученными традиционными методами, которые показали, что для простых систем (стержни, простые рамы) результаты совпадают. Для сложных систем (многоэтажные многопролетные рамы) результаты не совпадают, по нашему мнению, из-за упрощений, принятых при традиционном расчете.
    Ключевые слова: многоэтажные многопролетные рамы, расчет на устойчивость.
UDC 624.046.3. Dvornikov V.A. The new method is based on sustainability
Key words: multi-story multi-frame, stability analysis.

 
Нормирование
Е.А. МОЙСЕЙЧИК, докторант (НГАСУ). Тепловые процессы в зонах предразрушения и расчет элементов стальных конструкций на хрупкую прочность..71
Показано, что в процессе упруго-пластического деформирования материал зоны предразрушения нагревается на величину ΔT. Критические температуры стальных конструктивно-технологических форм отличаются от критических температур стали изделий на величину деформационного нагрева в зоне предразрушения. Расчетные характеристики сопротивления стали деформированию в зонах предразрушения могут определяться с использованием полуэмпирических, аналитических и конечно-элементных моделей при решении механических или связанных задач прочности.
    Ключевые слова: упруго-пластическое деформирование, критические температуры, стальные конструкции, хрупкая прочность, предразрушение.
UDC 624.014. Moyseychik E.A. Thermal processes in the areas of prefracture and calculation of steel structures on the brittle
strength
Key words: elastic-plastic deformation, the critical temperature, steel structures, fragile strength, pre-destruction.