Способ повышения прочности и долговечности тонкостенных элементов металлических конструкций

Введение. Обилие подходов численного моделирования, инженерных решений, включая использование технических программных комплексов, не дало возможности найти рациональный универсальный метод повышения такого значимого параметра, как износоустойчивость строительных конструкций, что делает актуальными исследования в данной области.

Цель. Проведение испытаний конструктивных элементов с заданными параметрами для оценки возможных вариантов применения искусственно созданных материалов (упругие, низкомодульные) с целью демпфирования конструкций, включая их компоненты на примере металлических мостовых балок.

Материалы и методы. В ходе исследования применялись численные методы оценки на основе параметрического анализа консольной балки и балки мостового крана (решение дифференциальных уравнений второго порядка). Частотный анализ балки проводился путем компьютерного моделирования в программной среде SolidWorks. Проводилось сравнение полученных значений показателей логарифмического понижения прочности металлических мостовых конструкций с общепринятыми справочными величинами в определенных диапазонах. В качестве исходных данных в численных расчетах фигурировали такие показатели, как грузоподъемность мостового крана – 20 тонн, пролет – 19,5 метров. Исходные размеры поперечного сечения стальной мостовой балки были выбраны на основе предложенной методики В.Е. Дусье, Ю.В. Наварского, В.П. Жегульского: H = 1,1 м; b = 0,6 м; S = 9 мм.

Результаты. Численное и компьютерное моделирование продемонстрировало возможность увеличения срока службы элементов конструкций технического оборудования, демпфируемых изоляционным материалом. Была определена необходимость тестирования усталостных характеристик наполнителя, его адгезии к металлу. Поиск рационального решения возможен при условии детального изучения схемы размещения изоляционного материала внутри конструкции.

Выводы. С точки зрения задач оптимизации необходимо проводить оценку стоимости проекта. В то же время представленные результаты показали, что такой способ демпфирования имеет хорошие перспективы с точки зрения повышения прочности и долговечности элементов металлических конструкции.

1. <i>Щипачев А.М., Мухин В.С.</i> Модель влияния поверхностного пластического деформирования на усталостную долговечность. Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2002;(1):76–77.

2. <i>Либерман Я.Л., Летнев К.Ю.</i> Автоматическое устранение колебаний груза на гибкой подвеске при подъеме и опускании. Екатеринбург: УрФУ; 2012.

3. <i> Болотин В.В., Новичков Ю.Н.</i> Механика многослойных конструкций. Москва: Машиностроение; 1980.

4. <i>Смирнов В.И.</i> Курс высшей математики. Т. 2. Москва: Наука; 1974.

5. <i>Алямовский А.А., Собачкин А.А., Одинцов Е.В., Харитонович А.И., Пономарев Н.Б.</i> SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженерной практике. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург; 2005.

6. <i>Дусье В.Е., Наварский Ю.В., Жегульский В.П.</i> Расчет и проектирование металлических конструкций мостового крана. Екатеринбург: УГТУ-УПИ; 2007.