ОЦЕНКА ЖИВУЧЕСТИ ФЛАНЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ  СТАЛЬНОЙ БАШЕННОЙ КОНСТРУКЦИИ С УЧЕТОМ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ

В.И. Ерофеев Erofeev; И.А. Самохвалов Samokhvalov

doi:10.32326/1814-9146-2020-82-2-215-224

В.И. Ерофеев Erofeev Институт проблем машиностроения РАН - филиал Федерального исследовательского центра «Институт прикладной физики Российской академии наук», Нижний Новгород, Российская Федерация
И.А. Самохвалов Samokhvalov Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Нижегородский государственный архитектурностроительный университет, Нижний Новгород, Российская Федерация

DOI: https://doi.org/10.32326/1814-9146-2020-82-2-215-224

Ключевые слова: живучесть, аэродинамический коэффициент, аэродинамическая установка, анализ отказов, метод конечных элементов, характеристики среднего и пульсационного давления

Аннотация

Проведено численное исследование живучести фланцевого узла при достижении критической нагрузки и при наличии дефекта в одной из областей конструкции. Выполнен эксперимент по определению аэродинамических коэффициентов, которые необходимы для вычисления ветрового давления на опорные ноги металлической башни. Расчет напряженнодеформированного состояния проводится с применением программных комплексов SCAD Office и IDEA StatiCa 10.0. После вычисления усилий в стержневой модели конструкции формируется и подготавливается к расчету трехмерная пластинчатая модель узла.

Анализ результатов расчета позволил выявить, что в проектном (бездефектном) состоянии конструкции запас прочности несущих узлов и элементов составляет 35-40% (эквивалентные напряжения составили 165 МПа). При наличии дефекта в металлоконструкциях пояса в области фланца эквивалентные напряжения возрастают до 247,6 МПа в области скола (дефектного отверстия), то есть запас по несущей способности падает до 0,4%. В результате проведенной оценки живучести фланцевого соединения было выявлено, что соединение обладает высокой потенциальной живучестью, в свою очередь, сам фланец способен работать при наличии некоторых дефектов, не снижая своей несущей способности до критического уровня. Для стали С245 с учетом наличия пластических деформаций (до 3,5%) расчетное сопротивление принималось равным 248,4 МПа.

Полученные аэродинамические коэффициенты позволят определить ветровую нагрузку на данный тип профиля и могут быть использованы при проектных расчетах башенных конструкций на ветровые нагрузки.