Дослідження роботи криволінійної структурної поверхні покриття

Abstract

Робота складається із змісту, загальної характеристики роботи та її кваліфікаційних ознак, огляду досліджень за темою, розділів основної частини, висновків і формулювань результатів дослідження (українською та англійською мовами). Сформульовано мету, завдання, об’єкт, предмет та методи наукового дослідження. Результати дослідження дали змогу: • провести аналітичний огляд сучасних наукових джерел, присвячених моделюванню, роботі та проєктуванню стержньових оболонок покриття; • у програмному середовищі ЛІРА-САПР 2024 змоделювати три багатохвильові сітчасті куполи обертання з обґрунтованими геометричними параметрами, що відрізняються кількістю хвиль та кількістю опорних колон, при незмінних інших параметрах; • виконати статичний розрахунок з початковими жорсткостями елементів і оцінити напружено-деформований стан (осьові зусилля, максимальні прогини, стійкість конструкції); • визначити відсоток використання прийнятих перерізів, підібрати раціональні профілі в модулі «Метал» згідно методики нормативу [12]; • обчислити вагу кожної моделі та встановити найбільш ефективну конструкцію за критерієм матеріалоємності; • сформулювати висновки та визначити перспективи подальших досліджень. Аналіз сучасних публікацій показав, що розвиток gridshell-структур базується на експериментах Фрая Отто, які започаткували сучасні підходи до формоутворення легких оболонок. Сучасні методи поєднують технології form-finding (FDM, PEM), багатокритеріальну оптимізацію та нелінійне моделювання, що дозволяє підвищити ефективність і стійкість конструкцій. Використання композитів і цифрових технологій відкриває нові можливості для створення адаптивних, економічних сітчастих покриттів. У основній частині створено три скінченоелементні моделі параболоїдів обертання, для яких у модулі «Метал» підібрано раціональні перерізи. Обчислено вагу кожної моделі та визначено оптимальну конструкцію за показником матеріалоємності. У висновках встановлено, що всі досліджені моделі gridshell-куполів демонструють достатній запас стійкості та працездатність у межах граничних станів. Зі збільшенням кількості хвиль підвищується жорсткість і знижується рівень стискаючих зусиль, що сприяє ефективнішому розподілу навантаження. Найоптимальнішою за поєднанням жорсткості, стійкості та маси визначено модель К-3-8, яка має найменшу загальну вагу при збереженні несучої здатності. Основний внесок у вагу конструкції становить поле оболонки, тому подальша оптимізація повинна бути спрямована на вдосконалення її конструктивного рішення.