Алексей Семенов, доцент кафедры информационных систем и технологий, исследует прочность и устойчивость ортотропных оболочечных конструкций методами компьютерного моделирования. Работа поддержана грантом на выполнение научно-исследовательских работ научно-педагогическими работниками Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета в 2023 г.

Зависимость «нагрузка – прогиб» для оболочечной конструкции (в безразмерных параметрах) с демонстрацией процесса потери устойчивости

Изучение процесса деформирования оболочечных конструкций имеет существенное значение для различных областей промышленности, в том числе строительства – такие конструкции зачастую применяются для покрытия большепролётных сооружений. Например, подобная необходимость возникает при строительстве общественных зданий: стадионов, концертных залов, рынков; при строительстве зданий промышленного назначения: складов, ангаров для техники и оборудования, заводских корпусов.

Основное требование к оболочкам-покрытиям строительных сооружений – обеспечение безопасной и долговременной работоспособности конструкции при заданных уровнях нагрузок.

Тонкостенные оболочечные конструкции могут терять работоспособность не только из-за необратимых изменений в материале (потеря прочности), но и из-за потери устойчивости, когда малое изменение нагрузки приводит к существенному быстрому возрастанию перемещений (прогибов). Данное исследование носит комплексный характер и рассматривает и то, и другое.

Поле критерия прочности и области невыполнения условий прочности для оболочечной конструкции (в безразмерных параметрах)

Важным фактором является и учёт ступенчато-переменной толщины оболочки – то есть возможности наличия ребер жёсткости или сквозных вырезов, так как они могут оказывать существенное влияние на эксплуатационные характеристики конструкции.

Полученная в результате исследования математическая модель также учитывает геометрическую нелинейность, поперечные сдвиги и ортотропию материала.

По разработанной автором программе для ЭВМ были получены результаты вычислительного эксперимента по анализу прочности и устойчивости конкретных вариантов оболочек, найдены значения критических нагрузок.