Никита Викторович Колесников, аспирант кафедры строительных конструкций
ул. Германа Титова, д. 28, г. Пенза, 440028, Российская Федерация
e-mail: ko1esnikov.1998@list.ru
Nikita V. Kolesnikov, Postgraduate Student, Department of Building Structures
German Titov str., 28, Penza, 440028, Russian Federation
e-mail: ko1esnikov.1998@list.ru
Максим Васильевич Арискин, канд. техн. наук, доцент кафедры строительных конструкций
ул. Германа Титова, д. 28, г. Пенза, 440028, Российская Федерация
e-mail: m.v.ariskin@mail.ru
Maxim V. Ariskin, Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Department of Building Structures
German Titov str., 28, Penza, 440028, Russian Federation
e-mail: m.v.ariskin@mail.ru
Даниил Олегович Мартышкин, аспирант кафедры строительных конструкций
ул. Германа Титова, д. 28, г. Пенза, 440028, Российская Федерация
e-mail: historical95@mail.ru
Daniil O. Martyshkin, Postgraduate Student, Department of Building Structures
German Titov str., 28, Penza, 440028, Russian Federation
e-mail: historical95@mail.ru
Антон Викторович Меркушов, аспирант кафедры строительных конструкций
ул. Германа Титова, д. 28, г. Пенза, 440028, Российская Федерация
e-mail: merkushov.av@mail.ru
Anton V. Merkushov, Postgraduate Student, Department of Building Structures
German Titov str., 28, Penza, 440028, Russian Federation
e-mail: merkushov.av@mail.ru
Введение. Современные методы проектирования и расчета строительных конструкций часто ограничиваются упругой стадией работы материалов. Для анализа напряженно-деформированного состояния соединений необходимо учитывать свойства материала, а также его работу под нагрузкой, включая как упругие, так и нелинейные стадии. Значительный интерес представляют анизотропные материалы, такие как древесина. Теоретическое и практическое исследование работы деревянных образцов представлено в данной работе.
Целью данной работы является выполнение натурных испытаний и численное моделирование для анализа напряженно-деформированного состояния и совершенствования расчетов анизотропных конструкционных материалов.
Материалы и методы. Выполнены натурные испытания деревянных образцов из сосны второго сорта на сжатие вдоль волокон с фиксацией вертикальных напряжений сжатия и деформаций. Испытания выполнены на гидравлическом прессе с максимальной нагрузкой 50 т. Для фиксации деформаций и напряжений использовалось тензометрическое оборудование. На основе данных натурных испытаний выполнено численное моделирование образцов в программных комплексах ЛИРА-САПР и ANSYS.
Результаты. Согласно результатам натурных испытаний, упругая стадия работы древесины при сжатии находится в диапазоне до 90 кН, после чего наблюдается переход к пластической деформации. Выполнено численное моделирование образцов в программных комплексах ЛИРА-САПР и ANSYS, которое показало сходимость результатов. Однако программный комплекс ANSYS позволяет более детально моделировать и рассчитывать соединения и конструкции. Сравнение распределений вертикальных напряжений сжатия σy, полученных в результате натурных испытаний и численного моделирования в программном комплексе ANSYS, показало сходимость результатов (невязка не превышает 5 %). Это подтверждает эффективность использования данного программного комплекса для моделирования соединений анизотропных материалов.
Выводы. Результаты натурных испытаний и численного моделирования показали эффективность применения программного комплекса ANSYS для расчета сложных соединений анизотропных конструкционных материалов. Сходимость результатов достигнута для упругой стадии. Для моделирования пластической стадии необходимы дополнительные исследования.
Introduction. Contemporary methods for the design and calculation of building structures are often limited to the elastic stage of the material work. In order to analyze the stress-strain state of joints, it is necessary to take into account the properties of the material, as well as its operation under the load, including both elastic and non-linear stages. In this case, anisotropic materials, e.g. wood, represent a particular interest. Therefore, the paper presents a theoretical and practical study of the work, performed by wooden samples.
Aim. To perform tests and numerical simulations for analyzing the stress-strain state and improve the calculations of anisotropic structural materials.
Materials and methods. Compression tests of wooden samples, made of second-grade pine, were carried out along the fibers with fixed vertical compression stresses and strains. The tests were performed using a hydraulic press with a maximum load of 50 t. Strain gauge equipment was used to record strains and stresses. Based on the data of compression tests, the numerical simulation of the samples in the LIRA-SAPR and ANSYS software packages was performed.
Results. According to the test results, the elastic stage of the compressed wood ranges up to 90 kN, followed by a transition to the plastic deformation. The performed numerical simulation of the samples in the LIRA-SAPR and ANSYS software packages demonstrated the convergence of the results. However, the ANSYS software package allows for a more detailed simulation and calculation of joints and structures. The comparison of distributions of vertical compression stresses σy, obtained in tests and ANSYS software package numerical simulation, proved the convergence of the results (discrepancy of less than 5 %). This confirms the effectiveness of using this software package for simulating the joints of anisotropic materials.
Conclusions. The results of tests and numerical simulation showed the effectiveness of using the ANSYS software package to calculate complex joints of anisotropic structural materials. The convergence of the results is established for the elastic stage. An additional study is required to simulate the plastic stage.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.