Экспериментально-теоретический метод определения элементов матрицы жесткости СЭ

3.2.1. В решении задач исследования строительных конструкций блочно-регулярной структуры целесообразно использовать метод укрупненных элементов, или суперэлементов (СЭ). Расчетная модель конструкции с использованием СЭ строится по [37], а расчетные исследования могут быть выполнены с помощью существующего программного обеспечения.

3.2.2. Применение метода СЭ в экспериментальных исследованиях конструкций блочно-регулярной структуры, позволяет произвести замену испытания всей конструкции испытанием ее фрагментов (суперэлементов) с последующим объединением их на уровне расчетной модели. При этом целесообразно адекватность физической модели и ее расчетного аналога устанавливать сопоставлением матриц жесткости суперэлементов (МЖ СЭ).

3.2.3. В качестве экспериментального способа получения МЖ СЭ рекомендуется метод, теоретическое обоснование которого приведено в [38], с помощью которого МЖ СЭ может быть получена также из расчета.

3.2.4. Реализация СЭ предполагает:

изготовление физической модели фрагмента конструкции, представляющей собой СЭ;

разработку проекта испытательной установки с учетом того, что установленная в ней модель должна иметь опоры конечной жесткости C_i в направлении возможных смещений, в соответствии с которыми прикладываются силовые воздействия Р_j и измеряются перемещения V_ij.

3.2.5. После загружения модели поочередно силами P_j, имеющими единичные значения произвольной размерности, и измерения перемещений в каждом из направлений смещений i получим матрицу перемещений узлов модели:

(43)

где n - полное количество направлений возможных смещений.

3.2.6. Матрица жесткости суперэлемента, определенная по результатам эксперимента, вычисляется на основании зависимости:

(44)

где [ V ]^-1 - матрица, обратная матрице перемещений СЭ; ^┌ C _┘ - диагональная матрица жесткости опорных устройств.модели суперэлемента;

^┌ C _┘ =

Примечание. Совершенствование исследований прочности и деформативности строительных конструкций - одна из важнейших задач научно-технического прогресса в строительстве.

Предлагаемый новый подход к исследованиям сложных строительных конструкций основан на системном анализе, комплексном использовании методов математического и физического моделирования в зависимости от их экономической целесообразности и полезности для решения поставленной задачи.

Процесс исследований представлен как совокупность последовательно выполняемых этапов, содержащих формальные и неформальные процедуры. Максимально возможное выделение формальных методов и приемов позволяет снизить влияние субъективных факторов на результаты исследований. Основной упор сделан на численные исследования с применением средств автоматизации и ЭВМ на основе достоверных расчетных моделей. Физический эксперимент используется, как правило, для определения неизвестных параметров расчетной модели и проверки ее адекватности. Это дает возможность разрабатывать физические модели исследуемых объектов на основе функционального подобия, благодаря чему существенно сокращаются затраты ресурсов на физическое моделирование.

Однако комплексное применение методов математического и физического моделирования нуждается в дальнейшем углублении и совершенствовании. Можно полагать, что применение настоящих методических рекомендаций даст возможность выполнять прочностные исследования сложных строительных конструкций на единой методологической основе, что позволит снизить стоимость и трудоемкость исследований, сократить сроки их проведения, повысить достоверность и научную ценность получаемых результатов.

Приложение 1 МАТРИЦА ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Планы первого порядка

Планы второго порядка

Уравнение

п = 2

п = 3

n = 4