Аннотації

Автор(и):
Тонкачеєв В.Г., Білик С.І., Тонкачеєв Г.М.
Автор(и) (англ)
Tonkacheiev V.H., Bilyk S.І., Tonkacheiev H.M.
Дата публікації:

25.04.2024

Анотація (укр):

Розглядаються робота купольних конструкцій великих прольотів зі сплавів алюмінію. Вибір матеріалу елементів куполу обумовлений меншою вагою у порівнянні зі сталевими елементами, корозійною стійкістю матеріалу, меншим коефіцієнтом теплового розширення.Проведено аналіз існуючих наукових досліджень пов’язаних із проблемою втрати стійкості конструкцій, що виготовлено з алюмінію або алюмінієвих сплавів. Досліджена проблема втрати стійкості конструкцій ребристо-кільцевих куполів виконаних з алюмінієвих сплавів. У якості моделі дослідження використано двострижневу тришарнірну модель — ферму фон-Мізеса (ФМ). Отримано графіки залежностей нормальних напружень від відносних деформацій для положистої ферми з кутами нахилу стрижнів — 80 та 85 градусів від вертикалі для сплаву алюмінію 5083, різних за товщиною трубчастих профілів. Дослідження виконувались відповідно до положень, що описані в ДСТУ-Н Б EN 1999. Виведено систему аналітичних виразів для визначення модуля пружності алюмінієвого сплаву на діаграмах розтяту. Отримано аналітичні залежності, що описують роботу ферм ФМ з алюмінію для всіх сплавів, для яких відомі механічні та деформаційні властивості. Побудовано графіки залежностей відносної зосередженої сили в гребеневому вузлу ферми від відносних вертикальних деформацій з урахуванням геометричної та фізичної нелінійної роботи матеріалу. Практична значимість проведених досліджень полягає в тому, що отримані залежності дозволяють моделювати роботу ферм ФМ зі стрижнями на основі алюмінію із урахуванням різноманітної геометрії ферми. При моделювання ферм враховується наявність похилого навантаження та присутність пружних опор в гребеневому вузлу. Залежності дозволяють прогнозувати втрату стійкості алюмінієвих ребристо–кільцевих куполів, які моделюються фермами ФМ.

Анотація (рус):

Анотація (англ):

The large spans dome structures made of aluminum alloys work is considered. The dome elements material choice is due to the lower weight compared to steel elements, the material corrosion resistance and the lower thermal expansion coefficient. A two-rod three-hinged model — the von Mises truss (MT) — was used as the research model. The normal stresses on relative deformations dependences graphs for a low-pitched truss with rod inclination angles of 80 and 85 degrees from the vertical for aluminum alloy 5083 with different tubular profiles thicknesses were obtained. The research was carried out in accordance with the provisions described in DSTU-NB EN 1999. An analytical expressions system was derived for determining the aluminum alloy elasticity modulus on strain diagrams. Analytical dependences describing the aluminum MT trusses' operation for all alloys with known mechanical and deformation properties have been obtained. The relative concentrated force in the truss's ridge node on the relative vertical deformations dependences graphs are plotted, taking into account the geometric and physical nonlinear material operation. The conducted research practical significance is that the obtained dependencies allow modeling the MT trusses with aluminum-based rods operation, taking into account various truss geometries. When modeling trusses, an inclined load and the presence of elastic supports in the ridge node were taken into account. Dependencies make it possible to predict the aluminum ribbed-ring domes stability loss, which are modeled by MT trusses.

Література:

References:

 

  1. Bilyk S. I. Ratsionalna forma heometrychnoi skhemy ramnoho karkasu z karnyznymy pokhylymy elementamy navkolo funktsionalnoho ob’iemu (Optimal form of the geometrical circuitry of the frame carcase with incline elements around functional cubature) // Applied geometry and engineering graphics: Collection of scientific papers/ KNUBA. –К., 2004. – V. 74. – P. 228–235, [in Ukrainian].
  2. Problemy konstruiuvannia rebrysto-kiltsevykh kupoliv (Problems of designing ribbed-ring domes) / Bilyk S.I., Tonkacheev V.H. // System technologies. Scientific collection – D.: Ministry of Education of Ukraine. – 2018 – No. 5 (118). – pp. 166-170. Electronic resource: http://st.nmetau.edu.ua/journals/118/20_a_ua.166-170.pdf [in Ukrainian]
  3. Odd S. Hopperstad, Magnus Langseth, Tore Tryland. Ultimate strength of aluminium alloy outstands in compression: experiments and simplified analysis, Thin-Walled Structures, Volume 34, Issue 4, 1999, Pages 279-294, https://doi.org/10.1016/S0263-8231(99)00013-0.
  4. Wang Y, Lin S, Feng F, Zhai X, Qian H. Numerical simulation of aluminum alloy 6082-T6 columns failing by overall buckling. Advances in Structural Engineering. 2016;19(10):1547-1574. doi:10.1177/1369433216643899.
  5. CzesławSzymczak, Marcin Kujawa. Torsional buckling and post-buckling of columns made of aluminium alloy, Applied Mathematical Modelling, Volume 60, 2018, Pages 711-720, https://doi.org/10.1016/j.apm.2018.03.040.
  6. Mei Liu, Lulu Zhang, Peijun Wang, Yicun Chang. Buckling behaviors of   section aluminum alloy columns under axial compression, Engineering Structures, Volume 95, 2015, Pages 127-137, https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.03.064.
  7. Yicun Chang, Mei Liu, Peijun Wang, Xiulin Li, Behaviors and design method for distortional buckling of thin-walled irregular-shaped aluminum alloy struts under axial compression, Engineering Structures, Volume 153, 2017, Pages 118-135, https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2017.10.014.
  8. Gao, Y. T., & Hu, X. (2011). Material Test on Aluminum Alloy Round Pipe for Building Structure. In Advanced Materials Research (Vols. 194–196, pp. 981–984). Trans Tech Publications, Ltd. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.194-196.981
  9. Lin Yuan, Qilin Zhang. Buckling behavior and design of concentrically loaded T-section aluminum alloy columns, Engineering Structures, Volume 260, 2022, 114221, https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.114221.
  10. Gao, Y. T., He, T., & Fu, P. B. (2011). Stability Test on Aluminum Alloy Round Pipe for Structure. In Advanced Materials Research (Vols. 368–373, pp. 253–257). Trans Tech Publications, Ltd. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.368-373.253
  11. Zhaoyu Xu, Genshu Tong, Lei Zhang, Yong Guo. Testing, modelling and design of aluminium alloy single-angle members connected by one leg under eccentric compression, Thin-Walled Structures, Volume 184, 2023, 110474, https://doi.org/10.1016/j.tws.2022.110474.
  12. Abu Mowazzem HOSSAIN, Sung-Tae HONG, Kyu-Yeol PARK, Young-Sang NA. Microforming of superplastic 5083 aluminum alloy, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, Volume 22, Supplement 3, 2012, Pages s656-s660, https://doi.org/10.1016/S1003-6326(12)61781-6.
  13. Zhaoyu Xu, Genshu Tong, Lei Zhang, Yong Guo. Local and distortional buckling of extruded aluminium alloy lipped angle columns, Structures, Volume 34, 2021, Pages 3894-3905, https://doi.org/10.1016/j.istruc.2021.10.014.
  14. Pham D.K., Halimon A.P. Povrezhdennost` i e`ffektivnaya diagramma deformirovaniya alyuminievogo splava AMG2 (Damage and effective deformation diagram of AMG2 aluminum alloy) // Bulletin of NTUU "KPI". Series of mechanical engineering - Kyiv: NTTU KPI, 2014. - No. 3 (72). - P. 145-151. Electronic resource:https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/15897/1/22.pdf[in Ukrainian]
  15. DBNV.2.6-165:2011 Konstruktsii budynkiv i sporud. Aliuminiievi konstruktsii. Osnovni polozhennia (DBN V.2.6-165:2011 Structures of buildings and structures. Aluminum structures. Basic provisions). Electronic resource: https://e-construction.gov.ua/laws_detail/3075006468928308288?doc_type=2 [in Ukrainian].
  16. DSTU-NB EN 1999-1-1:2010 Yevrokod 9. Proektuvannia aliuminiievykh konstruktsii. Chastyna 1-1. Zahalni pravyla dlia konstruktsii (DSTU-N B EN 1999-1-1:2010 Eurocode 9. Design of aluminum structures. Part 1-1. General design rules (EN 1999-1-1:2007, IDT). Electronic resource: https://uscc.ua/dstu-n-b-en-1999-1-12010-vrokod-9-proektuvannya-alyuminivikh-konstruktsiy-chastina-1-1-zagalni-pravila-dlya-konstruktsiy-en-1999-1-12007-idt [in Ukrainian]
  17. Bilyk S.I., Tonkacheiev V.H. The influence of direction of the nodal load on stability of the von Mises truss with elastic supports on the example of ribbed domes with rings of steel// Construction, materials science, mechanical engineering.  Section: Innovative lifecycle technology of housing and civil, industrial and transportation purposes – Dnepr: PGASA, 2015. – Issue No 85. – P. 44-49. http://smm.pgasa.dp.ua/article/view/67272
  18. Bilyk S. I., Tonkacheev V. H. Chyslovi doslidzhennia vplyvu na stiikist ferm Mizesa hrebenevoi pruzhnoi opory pry pokhylomu navantazhenni (Mises trusses stability numerical studies with ridge elastic support under inclined loading) / Bulletin of the Odessa State Academy of Construction and Architecture. Issue No. 61, "Zovnishreklamservice" LLC, ODABA, O.: 2016. - pp. 35-39, [in Ukrainian].
  19. Bilyk S.І., Tonkacheiev H.M., Bilyk А.S., Tonkacheiev V.H. Tall von-Mises trusses' skew-symmetric deformation // Strength of Materials and Theory of Structures.  - Kyiv: KNUBA, 2020. - Issue 105. - P.114 - 126. DOI: 10.32347/2410-2547.2020.105.114-126.
  20. Bilyk S.I. Stability of two-rod trusses taking into account the elastic stiffness of the ridge node // Collection of scientific works of the Ukrainian Institute of Steel Structures named after V.M. Shimanovsky. – 2015. – Issue No 16. – P. 13-21. [in Ukrainian].
  21. Sergiy Bilyk, Vitaliy Tonkacheiev. Determining sloped-load limits inside von Mises truss with elastic support. Materiali in tehnologije., Ljubljana, Slovenija 52 (2018), 105-109, doi:10.17222/mit.2016.083.
  22. Shugaylo O-r P., Bilyk S.I. Research of the stress-strain state for steel supportstructures of nuclear power plant components under seismic loads. Nuclear andRadiation Safety. 2022. № 3(95). C. 15-26. https://doi.org/10.32918/nrs.2022.3(95).02.
  23. Shugaylo О.-r, &Bilyk, S. (2023). Rozvytok metodiv otsinky bezpeky stalevykh opornykh konstruktsii obladnannia i truboprovodiv enerhoblokiv atomnykh stantsii za seismichnykh navantazhen (Development of Safety Assessment Methods for Steel Support Structures of Nuclear Power Plant Equipment and Piping under Seismic Loads) / Nuclear and Radiation Safety, (1(97), 20-29. https://doi.org/10.32918/nrs.2023.1(97).03. [inUkrainian]