АНАЛИЗ КОРРЕЛЯЦИИ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ И ВЕКТОРОВ КОЛЕБАНИЙ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНЫХ МОДЕЛЕЙ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ МОСТОВ

Забелин А.В. , Пыхалов А.А.

2018 / Том 8, номер 1(24) 2018 [ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. СТРОИТЕЛЬСТВО ]

ЦЕЛЬ. Анализ корреляции собственных частот и векторов колебаний применяется при проектировании и мониторинге конструкций во многих отраслях промышленности, например, в общем машиностроении, авиационно-космическом комплексе и других. В строительстве его использование актуально при подготовке сложных сооружений, в частности, пролетных строений мостов, к мониторингу. В представленной работе проведено исследование эффективности использования собственных частот и векторов колебаний конечно-элементных (КЭ) моделей пролетных строений мостов для анализа их корреляции. МЕТОДЫ. Использован метод конечных элементов (МКЭ) для моделирования типовых пролетных строений: железобетонного балочного автодорожного моста и моста железнодорожного с металлическими сквозными главными фермами, по две КЭ модели на каждую конструкцию. Первые модели генерировались в соответствии с типовыми проектами пролетных строений, вторые - играют роль реальных конструкций, находящихся в аварийном состоянии. Результаты. Определено, что в рассматриваемых примерах использование собственных частот и векторов для анализа корреляции результатов обеспечивает схожий результат. Степень корреляции собственных частот (коэффициент корреляции равен единице, максимальное отклонение по частотам достигает 7%) и векторов (согласно значениям коррелирующих матриц) - технически удовлетворительная. ВЫВОДЫ. Результаты анализа корреляции пролетных строений мостов по собственным частотам колебаний показывают их достаточность для несложных, распространенных и хорошо изученных конструкций. Однако с увеличением длины пролетных строений, их сложности, количества конструктивных элементов, а также при применении инновационных материалов и неудовлетворительном состоянии конструкций выбор склоняется в пользу корреляции по собственным векторам.

Ключевые слова:

конечно-элементная модель,метод конечных элементов,анализ корреляции,железобетонное балочное пролетное строение,металлическое пролетное строение со сквозными главными фермами,собственные частоты колебаний,собственные векторы колебаний,мониторинг,finite element model,finite element method,correlation analysis,reinforced concrete beam framework structure,metal framework structure with one-type main trusses,own oscillation frequencies,own vectors of oscillations,monitoring

Библиографический список:

1. Зенкевич О.С. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. 542 с.
2. Пыхалов А.А., Милов А.Е. Контактная задача статического и динамического анализа сборных роторов турбомашин. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2006. 192 с.
3. Gan Chen. FE model validation for structural dynamics. A thesis submitted to the University of London for the degree of Doctor of Philosophy, 2001. 209 p.
4. Забелин А.В., Пыхалов А.А. Валидация конечно-элементных моделей и алгоритм ее реализации // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2017. № 3. С. 216-233. DOI: 10.15593/perm.mech/2017.3.13.
5. Мещихин И.А., Гаврюшин С.С., Зайцев Е.А. Мониторинг технических конструкций на основе редуцированных конечно-элементных моделей // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2015. № 9 [666]. С.10-18.
6. Ching Y.T. Model reduction and model correlation using MSC.NASTRAN. MSC World Users’ Conf. Proc., 1995. Paper no. 8.
7. Allemang A.J. The modal assurance criterion (MAC): twenty years of use and abuse. Journal of Sound and Vibration, vol. 8, no. 37, August 2003, pp. 14-21.
8. Ewins D. Modal testing: theory and practice. Research studies press, Letchworth, Hertfordshire, England, 1984, 313 p.
9. MSC.ProCOR 2005 r3 / MSC.Software Corporation, May 2006, 224 p.
10. Забелин А.В., Пыхалов А.А. Уточнение параметров конечно-элементных моделей методом аппроксимации откликов полиномиальными регрессионными моделями // Транспортная инфраструктура Сибирского региона: материалы Восьмой международной научно-практической конференции. Иркутск: ИрГУПС, 2017. Т. 2. С. 772-778.
11. Забелин А.В., Пыхалов А.А. Использование метода аппроксимации откликов полиномиальными регрессионными моделями для уточнения параметров конечно-элементной модели ферменного пролетного строения железнодорожного моста // Транспортная инфраструктура Сибирского региона: материалы Восьмой международной научно-практической конференции. Иркутск: ИрГУПС, 2017. Т. 1. С. 599-607.
12. Ren W., Chen H. Finite element model updating in structural dynamics by using the response surface method. Engineering Structures, 2010, vol. 32, no. 8, pp. 2455-2465. DOI: 10.1016/j.engstruct.2010.04.019
13. Николаев С.М., Киселев И.А., Жулев В.А., Воронов П.С. Методика уточнения конечно-элементной модели механической системы с помощью анализа чувствительности // Наука и Образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. № 1. С. 128-136. DOI: 10.7463/1214.0751548
14. Клаф Р., Пензиен Дж. Динамика сооружений. М.: Стройиздат, 1979. 320 с.
15. Guyan R.J. Reduction of stiffness and mass matrices. AIAA J., 1965, vol. 3, no. 2, p. 380. DOI: 10.2514/3.2874
16. Qu Z-Q. Model Order Reduction Techniques. Springer-Verlag London, 2004, 378 p. DOI: 10.1007/978-1-4471-3827-3_1.

Файлы:

• Забелин_А.В.__Пыхалов_А.А.pdf (скачать | просмотреть) - скачано 106 раз