Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (профессор)
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
В статье рассмотрены вопросы, связанные с исследованием влияния размера и расположения локальных дефектов на изменение спектра частот собственных колебаний модели стальной трубы, закрепленной на одном торце. Исследования выполнены с использованием метода конечных элементов (МКЭ) и вычислительного комплекса SCAD. Установлена нелинейная зависимость частот собственных колебаний от размера дефекта и места его расположения. Такая нелинейность в процессе накопления дефектов относится к генетической нелинейности. Выполненные исследования показали, что при мониторинге основных динамических характеристик в процессе эксплуатации сооружения по характеру их изменения можно определить масштаб и расположение дефектов.
дефект, частота собственных колебаний, спектр частот, генетическая нелинейность, колебания, мониторинг, предельное состояние, пороговое значение, объекты, дефект, повреждение.
1. Предисловие
Сложные инженерные сооружения и здания в процессе эксплуатации испытывают значительные статические и динамические нагрузки, которые часто приводят к изменению их положения в пространстве, к нарушению целостности, образованию локальных и площадных повреждений и дефектов, а иногда и к разрушению. Поэтому своевременный неразрушающий контроль за состоянием несущих конструкций с помощью современных автоматизированных средств диагностики позволяет оперативно реагировать на изменение динамических характеристик сооружений и своевременно предупреждать чрезвычайные ситуации.
Известно, что частоты и формы собственных колебаний являются важнейшими динамическими характеристиками конструкций. Зная частоты и формы собственных колебаний, инженер в общем случае имеет возможность решать различные задачи. Остановимся на двух из них.
Первая задача состоит в том, что, зная частоты и формы, а также возмущающие нагрузки, можно не только полностью провести динамический расчет конструкции, но и предусмотреть возможные мероприятия по уменьшению ее колебания. При этом результаты расчетов, например, на гармонические нагрузки при резонансе или вблизи резонанса очень чувствительны к малейшим изменениям характеристик рассчитываемой динамической системы, ибо даже небольшое изменение собственных частот может во много раз увеличить или уменьшить амплитуду колебаний [1]. Поэтому при расчете на периодические нагрузки обязательно должна учитываться возможная неточность в определении собственных частот, а также возможность изменения собственных частот конструкций в процессе эксплуатации здания или сооружения.
1. Справочник по динамике сооружений / Под ред. Б.Г. Коренева, И. М. Рабиновича. - М., Стройиздат, 1972.
2. Блюм Дж. Определение периодов и другие сейсмические исследования в 15-этажном здании // Международная конференция по сейсмическому строительству в Сан-Франциско. - М., 1961. - С. 115-141.
3. Поляков С.В. Сейсмостойкие конструкции зданий. М.: Высшая школа, 1969.
4. Сейсмостойкие сооружения за рубежом / Под общей ред. В. И. Насонова. М., 1968.
5. Хисада Т., Накагава К. Вибрационные испытания различных типов специальных конструкций вплоть до разрушения // Международная конференция по сейсмостойкому строительству в Сан-Франциско. - М., 1961. - С. 60-71.
6. Справочник по сопротивлению материалов / Под ред. Г. С. Писаренко. - Киев: Наукова думка, 1988.
7. Карниловский В. С., Криксунов Э. З., Маляренко А. А., Перельмутер А. В., Перельмутер Н. А. Вычислительный комплекс SCAD, 2004 г.
8. Кавасуми Х., Канаи К. Колебания реальных зданий с малыми амплитудами // Международная конференция по сейсмостойкому строительству в Сан-Франциско. - М., 1961. - С. 46-59.
9. Перельмутер А.В., Сливкер В.И. Расчетные модели сооружений и возможности их анализа. - Киев: ВПП «Компас», 2001.
