Изложена методика и результаты экспериментальных исследований внецентренно сжатых стальных двутавровых образцов-колонн с различными видами остаточного состояния. На основании проведенных испытаний образцов при одинаковых эксцентриситетах приложения нагрузки получены количественные данные о величинах несущей способности и прогибах. Установлено, что образцы с наплавленными сварными швами по кромках поясов на части длины имели в среднем на 10 % большую несущую способность, чем образцы со строжкой кромок.

Рассмотрена методология определения остаточного ресурса сварных металлоконструкций (эксплуатируются в условиях переменной нагрузки), включающая расчеты таких параметров, как механические свойства металла, концентрация напряжений, уровень остаточных напряжений, условия нагрузки и прочее.

Здійснено аналітичний розв'язок стосовно визначення напружено-деформованого стану (НДС) тришарових складених стрижнів, що працюють за режимів розтягу - стиску та згину з урахуванням впливу податливості зв'язків у поздовжньому напрямку. Одержано числові розв'язки з метою визначення напружено-дефомованого стану дво- і тришарових складених стрижнів, які працюють за даних режимів, що враховують випадки перемінності жорсткісних характеристик окремих шарів таких стрижнів за їх довжиною. Досліджено фактори, що впливають на результати числових розрахунків за умов їх реалізації на ПЕОМ. Експериметально з'ясовано значення коефіцієнтів жорсткості флангових зварних швів за їх зсуву у поздовжньому напрямку залежно від величин їх катетів. З урахуванням податливості швів одержано розв'язки стосовно НДС, зокрема, стику розтягнутого елементу; підсилення бази центрально-стиснутої суцільної колони; бази центрально-стиснутої наскрізної колони; розтягнутого елементу, підсиленого накладками за випадків, коли флангові шви є суцільні, перервні, а також ослабленого отвором; зварної балки двотаврового поперечного перерізу.

Запропоновано теоретичний метод визначення залишкового стану, що виникає у двотаврових колонах під час виготовлення з застосуванням зварювання. Розроблено метод оцінки впливу залишкових напружень на стійкість двотаврових колон. Наведено методику та результати експериментальних досліджень щодо визначення параметрів залишкового стану, що виникає під час виготовлення та оцінено його вплив на стійкість двотаврових колон. Надано пропозиції щодо технології виготовлення колон з таким залишковим станом, що позитивно впливає на їх роботу.

З застосуванням методу скінченних елементів проведено теоретичні й експериментальні дослідження напружено-деформованого стану (НДС) і концентрації напружень у К-, Т-, V-, ТК-подібних зварних вузлах з поясом з широкополих двотаврів (ШПД) і решіткою з гнутозварних замкнених профілів (ГСП) з деталями посилення та без них. Виведено параметричні залежності теоретичного коефіцієнта концентрації напружень від геометричних параметрів профілів, які складають вузли. Виведено параметричні залежності поправочних коефіцієнтів концентрації напружень від впливу кутів нахилу решітки до поясу та вузлових ексцентриситетів з площини вузлів. Проведено дослідження НДС і концентрації напружень К-, Т-подібних натурних вузлів. Визначено експериментальні та поправочні коефіцієнти концентрації напружень. Розроблено методику визначення коефіцієнтів НДС і концентрації напружень для К-, Т-, V-, ТК-подібних зварних вузлів з поясом з ШПД і решіткою з ГСП.

  Скачати повний текст

Розроблено методику оптимального проектування поперечних рам каркаса з оптимізацією їх геометричних і фізичних параметрів відповідно до вимог будівельних норм з урахуванням умов забезпечення стійкості елементів змінної жорсткості. Виявлено закономірності зміни геометричної схеми оптимальних проектних рішень поперечних рам з елементами змінної жорсткості залежно від умов проектування. Розроблено методику дискретизації оптимальних проектних рішень поперечних рам з елементами змінної жорсткості, одержаних у неперервному просторі змінних проектування, відповідно до сортаментів металопрокату.

Розроблено методику визначення залишкових напружень електромагнітним способом, вдосконалено розрахункові методи визначення параметрів залишкового напруженого стану, що виникає в прямокутних пластинах після регулювання локальними термічними впливами. Вирішено задачу визначення стійкості прямокутних пластин з урахуванням впливу залишкового напруженого стану. Досліджено зміну залишкового напруженого стану після регулювання. Розроблено методологію проектування економічних за витратами металу стиснутих листових елементів зварних конструкцій з регульованим залишковим напруженим станом.

Приведены результаты экспериментальных исследований, получены распределения остаточного напряжённого состояния в элементах сварных сквозных колонн из двух швеллеров после сборки и наплавки продольных валиков сварного шва в определенных местах сечений.

Досліджено вплив термічних циклів дугового зварювання на структуру та механічні властивості металу зони термічного впливу зварних з'єднань мікролегованих конструкційних сталей класу міцності від С350 до С490. Встановлено, що в результаті дії термічних циклів зварювання структура металу зони термічного впливу більшості мікролегованих сталей класу міцності від С350 до С490, за винятком сталі 09Г2СЮч, в широкому діапазоні швидкостей охолодження залишається стабільно бейнітною, а механічні властивості суттєво не змінюються. Внаслідок зварювання структура металу зони термічного впливу сталі 09Г2СЮч може змінюватися від бейнітної за помірних швидкостей охолодження до бейнітно-мартенситної та мартенситної по мірі збільшення швидкості охолодження металу. За рахунок цього показники статичної міцності та ударної в'язкості металу зростають, а його пластичні властивості зменшуються.

Досліджено вплив термічних циклів дугового зварювання на структуру та механічні властивості металу зони термічного впливу зварних з'єднань мікролегованих конструкційних сталей класу міцності від С350 до С490. Встановлено, що в результаті дії термічних циклів зварювання структура металу зони термічного впливу більшості мікролегованих сталей класу міцності від С350 до С490, за винятком сталі 09Г2СЮч, в широкому діапазоні швидкостей охолодження залишається стабільно бейнітною, а механічні властивості суттєво не змінюються. Внаслідок зварювання структура металу зони термічного впливу сталі 09Г2СЮч може змінюватися від бейнітної за помірних швидкостей охолодження до бейнітно-мартенситної та мартенситної по мірі збільшення швидкості охолодження металу. За рахунок цього показники статичної міцності та ударної в'язкості металу зростають, а його пластичні властивості зменшуються.

Як загально відомо в період бурхливого розвитку людства та індустріалізації виникла нагальна потреба в будівництві багатоповерхових і надміцних будівель. У зв'язку з цим понад століття сталеві конструкції є невід'ємною частиною споруд. В період бурхливого розвитку будівництва для з'єднання металевих деталей використовувались різні технології, спочатку це було клепання та болтові з'єднання, а на рубежі 20 - 30 років XX ст. поступово стало використовуватися зварювання. На даний час понад 70 % сталевих конструкцій виготовлено за допомогою електродугового зварювання. Тому до якості їх виготовлення та показників міцності висуваються підвищені вимоги. Це пов'язано з тим, що за своїми властивостями, хімічним складом і мікроструктурою вони відрізняються від основного металу конструкції. В процесі будівництва широко застосовуються різні способи електродугового зварювання, як ручне, так і напівавтоматичне (механізоване). Як зварювальні матеріали використовують: штучні електроди, сталеву проволоку та самозахисну порошкову проволоку. Увагу приділено механізованому електродуговому зварюванню порошковою самозахисною проволокою. На даний час технології зварювання, які використовуються не завжди надають можливість реалізувати потенціал, який закладений в дану групу зварювальних матеріалів. Крім цього сучасні способи зварювання характеризуються великим тепловкладенням в деталі і зварні з'єднання. У зв'язку з цим розглянуто шляхи підвищення технологічних можливостей механізованого зварювання порошковим дротом шляхом впровадження у виробництво будівельних сталевих конструкцій механізованого зварювання модульованим струмом.

Модальний аналіз захисної ємності паливного резервуара з урахуванням дефектів зварних швів стінки виконано за допомогою комп'ютерного моделювання та обчислювальних процедур програмного комплексу скінченно-елементного аналізу. Дефекти зварних швів представлені у вигляді крізних тріщин одної вертикальної та двох горизонтальних, які розташовані в різних поясах оболонки. Проблему прогнозування розповсюдження дефектів вирішено за рахунок моделювання їх послідовного виникнення, збільшення їх довжин та врахування статичного вертикального навантаження. Застосовано модифікований метод Ньютона - Рафсона до розв'язання нелінійної задачі статики та метод Ланцоша до модального аналізу оболонки. Врахування статичного вертикального навантаження в дослідженнях власних частот і форм коливань ємності надає можливість виявляти дефекти зварних швів мінімальної довжини.

Проведено аналіз джерел інформації зі стану питання розвитку купольних покриттів і визначено науково-технічний рівень теоретико-методичного інструментарію конструювання ребристо-кільцевих куполів зі сталевих гнутозварних замкнутих профілів. Досліджено конструктивні рішення ребристо-кільцевих куполів, виявлено та досліджено фактори і критерії, що впливають на ефективність куполів, обґрунтовано раціональну форму й оптимальні параметри куполу. Виконано теоретичні та числові дослідження роботи верхніх ярусів ребристо-кільцевих пологих куполів зі сталевих замкнутих гнутозварних елементів з дослідженням їх роботи при зміні напряму дії навантаження та параметрів жорсткості вузлових з'єднань. Проведено натурний експеримент з втратою стійкості верхнього ярусу куполу для підтвердження виявлених теоретичних залежностей між вертикальними переміщеннями гребеневого вузла та зовнішнім навантаженням при підвищенні жорсткості вузлових з'єднань. Проаналізовано теоретичні й експериментальні дані, розроблено теоретико-методичний інструментарій до конструювання і розрахунку сталевих ребристо-кільцевих пологих куполів із гнутозварних замкнутих стрижнів з вузлами підвищеної жорсткості.