По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 624.044.2

Определение перемещений в упругой полуплоскос ти при произвольной нагрузке

С. В. Бакушев д-р техн. наук, проф., Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, г. Пенза

Предлагается численно-аналитический способ определения перемещений в упругой бесконечно протяжённой полуплоскости, на дневной границе которой действует произвольная совокупность нормальных и касательных сосредоточенных сил и равномерно распределённых нагрузок. При этом напряжения и деформации в упругой полуплоскости определяются по известным аналитическим соотношениям на основании принципа независимости действия сил, в то время как для определения перемещений используется метод конечных разностей. Для оценки точности вычисления перемещений выполняется сравнение углов сдвига в узлах сетки, вычисленных методом конечных разностей и вычисленных аналитически. Рассмотрен числовой пример.

Литература:

1. Плотникова А.Ю., Плотников Ю.Г. Инженерные модели упругого основания // Новые идеи нового века: материалы международной науч. конф. ФАД ТОГУ. — 2011. — Т. 2. — С. 112–116.

2. Мартьянова А.Е. Применение МКЭ при исследовании воздействия равномерно распределённых усилий на упругую полуплоскость // Вестник Астраханского государственного технического университета. — 2007. — № 4 (39). — С. 192–196.

3. Богомолов А.Н., Ушаков А.Н., Богомолова О.А., Соловьев А.В. О напряжённом состоянии однородной упругой полуплоскости при действии полосовой нагрузки // Городские агломерации на оползневых территориях: материалы V Международной конф. по геотехнике. — 2010. — С. 297–318.

4. Ахажанов С.Б. Напряжённо-деформированное состояние упругой полуплоскости // Математические методы и модели в строительстве, архитектуре и дизайне. — Самара, 2015. — С. 67–73.

5. Киселёв В.А. Плоская задача теории упругости: учеб. пособие для вузов. — М.: Высш. шк., 1976. — 151 с.

Знание перемещений в упругой бесконечно протяжённой полуплоскости как функции пространственных координат позволяет определить перемещение её свободной границы (дневной поверхности). Если нагрузка на полуплоскость является стандартной, например, сосредоточенное воздействие по нормали или по касательной, либо равномерно распределённое воздействие по нормали или по касательной к свободной границе полуплоскости, то определение перемещений (линейных и угловых) внутри полуплоскости представляет собой тривиальную задачу, хотя и достаточно сложную. Другое дело, если воздействие на свободной границе полуплоскости распределено по произвольному закону и представляет собой совокупность нормальных и касательных сосредоточенных сил и равномерно распределённых нагрузок. Получить аналитическое решение для перемещений в данном случае представляет собой чрезвычайно сложную, практически неразрешимую задачу. Кроме того, при аналитическом определении перемещений в упругой полуплоскости отсутствует принципиальная возможность определения абсолютных значений перемещений [1]. С другой стороны, численно эта задача решается достаточно просто, хотя при этом в отличие от аналитического решения теряется точность решения.

В данной работе рассматривается численноаналитический способ определения перемещений в упругой полуплоскости, в соответствии с которым напряжения и деформации в полуплоскости определяются по известным аналитическим формулам, а перемещения — методом конечных разностей на основании геометрических соотношений Коши.

Решению данной задачи посвящены многие научные работы. Так, в работе [2] рассматривается определение напряжённо-деформированного состояния упругой полуплоскости, нагруженной равномерно распределёнными нормальными и касательными усилиями, методом конечных элементов (МКЭ). В статье [3] приводятся аналитические решения задач об определении полей напряжений, деформаций и перемещений в упругой однородной и изотропной полуплоскости, находящейся под действием нормальной нагрузки, методом комплексных потенциалов. В работе [4] рассмотрен расчёт напряжённо-деформированного состояния упругой полуплоскости в терминах функции перемещений. Получен аналог бигармонического уравнения для функции перемещений, через которую выражены как вертикальное и горизонтальное перемещения упругой полуплоскости, так и нормальные и касательные напряжения.

Для Цитирования:
С. В. Бакушев, Определение перемещений в упругой полуплоскос ти при произвольной нагрузке. Строительство: новые технологии - новое оборудование. 2020;7.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: