РОЗВ’ЯЗАННЯ НЕЛІНІЙНИХ КОНТАКТНИХ ЗАДАЧ ДЕФОРМУВАННЯ ВУЗЛОВИХ З’ЄДНАНЬ СТАЛЕВИХ КОНСТРУКЦІЙ

Заголовок (англійською): 
SOLUTION OF NONLINEAR CONTACT PROBLEMS OF DEFORMATION OF NODAL CONNECTIONS OF STEEL STRUCTURES
Автор(и): 
М.О. Вабіщевич
Д.А. Сторчак
Автор(и) (англ): 
Vabishchevich M.O.
Storchak D.A.
Ключові слова (укр): 
контактна задача, контактні напруження, метод скінченних елементів, SCAD, нелінійність, контактний елемент
Ключові слова (англ): 
contact problem, contact stresses, finite element method, SCAD, nonlinearity, contact element
Анотація (укр): 
Розрахунок міцності та надійності різного роду відповідальних елементів конструкцій, функціональних вузлів каркасу є обов’язковим етапом проектування будівель. Багато з цих елементів мають виражений контакт в межах деякої поверхні. Розрахунок напружено-деформованого стану в умовах силового контакту є важливим, оскільки в багатьох випадках зона контакту є ймовірною зоною втрати міцності та зоною руйнування конструкції. Дані про напружено-деформований стан таких елементів та вузлів можна отримати, використовуючи сучасний апарат математичного моделювання.
Анотація (англ): 
All mechanisms and structures consist of parts interacting with each other, and the distribution of contact forces between these parts is unknown in advance and can only be found as a result of solving specific problems, called contact problems.Calculation of the stress-strain state under force contact conditions is important because in many cases the contact zone is a probable zone of loss of strength and a zone of structural failure.Data on the stress-strain state of such elements and units can be obtained using a modern apparatus of mathematical modeling - such as the finite element method. The paper presents a methodology for modeling nonlinear contact problems in calculations of nodal connections of steel structures. Modeling of contact interaction is performed by the example of a truss support node made of bent-welded profiles in the integrated software system SCAD Office. The developed method is based on the penalty function method, which is based on the concept of contact layer and contact elements with special properties. The contact interaction is modeled using one-way connections. The node model is calculated and investigated as geometrically nonlinear based on the method of stepwise analysis. The contact forces - stress and contact normal forces - in a steel truss support node have been determined. The obtained data have been analyzed and the deformed models of the nodal connection for the contact and noncontact formulations of the problem have been compared.It is possible to use the results to further investigate the contact stresses arising from the interaction of the elements of the truss support assembly. Taking into account the contact interaction of the elements in the calculation of the most important joints of the frame allows you to correctly assess the stress-strain state of the structures and trace the picture of the deformations of the elements, as close to the real.The research results can be used to search for contact stresses arising from the interaction of elements of the frame of civil and industrial buildings.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2022, номер 108
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2022, number 108
Мова статті: 
Українська
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
14-108_vabishchevich_m.o._storchak_d.a.pdf
Дата публікації: 
05 July 2022
Номер збірника: 
108
Університет автора: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Литература: 
  1. Александров В.М. Введение в механику контактных взаимодействий / В.М. Александров, М.И Чебаков. – Ростов-на-Дону: Изд-во ООО “ЦВВР”, 2007. – 114 с.
  2. Решение контактных задач в ANSYS 6.1. – М.: CADFEM, 2003. – 138 с.
  3. Биргер И.А. Расчет на прочность деталей машин: справочник / И.А. Биргер, Б.Ф. Шорр, Г.Б. Иосилевич. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1993. – 640 с., ил.
  4. Лукашевич А.А. О решении контактных задач строительной механики с односторонними связями и трением методом пошагового анализа / А.А. Лукашевич, Л.А. Розин // MagazineofCivilEngineering. – 2013. - №1. – Р. 75-81.
  5. Сторчак Д.А. Чисельне дослідження скінченно-елементної моделі каркасу будівлі торговельного центру в м. Києві : атест. роб. магістра / Сторчак Дарина Анатоліївна. – Київ, 2022. – 115 с.
  6. ДБН В.2.6-198:2014 Сталеві конструкції. Норми проектування. – [На заміну ДБН В.2.6-163:2010; Чинний від 2015-01-01]. – К.: Мінрегіонбуд України, 2014. – 198 с.
  7. Коробейников С.Н. Нелинейное деформирование твердых тел: монография / С.Н. Коробейников. – Новосибирск: Издательство СО РАН, 2000. – 262 с.
  8. ABAQUS Theory Manual (v.6.6) [Електронний ресурс]. – Режим доступу: ABAQUS Theory Manual (v6.6).
  9. SCAD Office. Версия 21. Вычислительный комплекс SCAD++: справочник / Карпиловский В.С., Криксунов Э.З., Маляренко А.А. [и др.]. – М.: СКАД СОФТ, 2016. – 848 с., ил.
 
References: 
Aleksandrov V.M. Vvedenie v mekhaniku kontaktnyh vzaimodejstvij ([Introduction to the mechanics of contact interactions) / V.M. Aleksandrov, M.I Chebakov. – Rostov-na-Donu: Izd-vo OOO “CVVR”, 2007. – 114 s. (rus).2.     Reshenie kontaktnyh zadach v ANSYS 6.1. (Solving contact problems in ANSYS 6.1.) – M.: CADFEM, 2003. – 138 s. (rus).3.     Birger I.A. Raschet na prochnost' detalej mashin: spravochnik (Calculating the strength of machine parts) / I.A. Birger, B.F. SHorr, G.B. Iosilevich. – 4-e izd., pererab. i dop. – M.: Mashinostroenie, 1993. – 640 s., il. (rus).4.     Lukashevich A.A. O reshenii kontaktnyh zadach stroitel'noj mekhaniki s odnostoronnimi svyazyami i treniem metodom poshagovogo analiza (On the solution of contact problems in structural mechanics with one-way links and friction by the method of stepwise analysis) / A.A. Lukashevich, L.A. Rozin // Magazine of Civil Engineering. – 2013. - №1. – R. 75-81. (rus).5.     Storchak D.A. Chyselne doslidzhennia skinchenno-elementnoi modeli karkasu budivli torhovelnoho tsentru v m. Kyievi (Numerical study of of finite element model of the building frame of the shopping centre in Kyiv): atest. rob. … mahistra / Storchak Daryna Anatoliivna. – Kyiv, 2022. – 115 s. (ukr).6.     DBN V.2.6-198:2014 Stalevi konstruktsii. Normy proektuvannia. – [Na zaminu DBN V.2.6-163:2010; Chynnyi vid 2015-01-01]. (DBN V.2.6-198:2014. Steel constructions. Design standards)  – K.: Minrehionbud Ukrainy, 2014. – 198 s. (ukr).7.     Korobejnikov S.N. Nelinejnoe deformirovanie tverdyh tel (Non-linear deformation of solids): monografiya / S.N. Korobejnikov. – Novosibirsk: Izdatel'stvo SO RAN, 2000. – 262 s. (rus).8.     ABAQUS Theory Manual (v.6.6) [Electronic resource]. – Access mode: ABAQUSTheoryManual (v6.6).9.     SCAD Office. Versiya 21. Vychislitel'nyj kompleks SCAD++: spravochnik (SCAD Office. Version 21. SCAD++ Computing Suite) / Karpilovskij V.S., Kriksunov E.Z., Malyarenko A.A. [i dr.]. – M.: SKAD SOFT, 2016. – 848 s., il. (rus).