[Белозерова Татьяна]

Уважаемые проектировщики КМ. Помогите разобраться в вопросе о стесненном кручении стержней замкнутого профиля. Дело в том, что в обычных книгах по сопромату рассмотрен случай чистого кручения, на которое открытые профили работают очень плохо (например двутавр). Раньше, чтобы избавиться от касательных напряжений, я двутавр заменяла на коробку и на этом все заканчивалось (в коробке касательные напряжения малы). Недавно ко мне попала книга "Бычков_Строительная механика стержневых тонкостенных конструкций_1962.djvu", из которой выяснилось, что чистое кручение практически отсутствует, и балки нужно рассчитывать на стесненное кречение. В книге подробно описан метод расчета стержней открытого профиля, но нет расчета стержней замкнутого профиля на стесненное кручение.
Вопрос: как расчитать на стесненное кручение стержень замкнутого профиля (коробка)? Работает ли замкнутое сечение лучше открытого на стесненное кручение?

[Ильнур]

Читайте Власова - люди 100 лет тому назад во всем разобрались. В доунлоаде есть вроде.

[Белозерова Татьяна]

Подскажите название книги. Поиск "Власов" ничего не дал. А по яндексу тоже совсем не то находится

[Дмитрий Дмитриев]

Татьяна ,а вы сравните секториальные характеристики открытых профилей(особенно тонкостенных) с замкнутыми сечениями ,к примеру секториальные моменты инерции и вопрос о том какие профили лучше работают на стеснённое кручение сразу отпадёт!

Книги Власова называются:
1.Тонкостенные упругие стержни
2.Тонкостенные пространственные системы
А также есть книга его избранных трудов.....
Не знаю есть они на этом сайте или нет!

Только по-моему у Бычкова более доходчиво написано........В книга Власова в основном теоретическое обоснование и выводы его гипотез.....
С громоздкими дифференциальными уравнениями!

[Дмитрий Дмитриев]

И ещё рекомендую вам скачать и посмотреть книгу Брудка и Любиньски Лёгкие стальные конструкции

http://dwg.ru/dnl/1910

Секториальные характеристики коробки на стр.125
Там же найдёте отличия в расчётах на стеснённое кручения замкнутых и открытых профилей.......стр. 135
И прочее......

[Белозерова Татьяна]

Спасибо за совет, нашла Власова. Читаю, там действительно для практических расчетов мало чего можно найти. Сейчас попробую разобраться в книге по вашей ссылке. Просто разобраться хочется как можно быстрее (на работе завал) и углублятся в теорию нет времени. Просто раньше при расчете на свободное кручение просто брали коробочку и успокаивались на этом. А теперь хочется убедиться, что на стесненное кручение коробка тоже работает лучше.

Сообщение от Белозерова Татьяна Спасибо за совет, нашла Власова. Читаю, там действительно для практических расчетов мало чего можно найти. Сейчас попробую разобраться в книге по вашей ссылке. Просто разобраться хочется как можно быстрее (на работе завал) и углублятся в теорию нет времени. Просто раньше при расчете на свободное кручение просто брали коробочку и успокаивались на этом. А теперь хочется убедиться, что на стесненное кручение коробка тоже работает лучше.

Так возьмите лист бумаги и нарисуйте касательные напряжения в сечениях замкнутого и открытого профилей. Убедитесь, насколько в замкнутом профиле момент от касательных напряжений больше (т.к. плечо больше).

[Ильнур]

Сообщение от Белозерова Татьяна Подскажите название книги. Поиск "Власов" ничего не дал. А по яндексу тоже совсем не то находится

Чуток попутал: Власов - отец этих наук, а читать надо вот это:
Бычков.Строительная механика стержневых тонкостенных конструкций,1962.

[IBZ]

Сообщение от Белозерова Татьяна Вопрос: как расчитать на стесненное кручение стержень замкнутого профиля (коробка)? Работает ли замкнутое сечение лучше открытого на стесненное кручение?

Замкнутое сечение работает на кручение на порядки лучше, чем открытое. Хоть на стесненное, хоть на свободное. Более того, в квадратном (как и в любом равностороннем многоугольнике) бимомент вообще не возникает, если не считать "блох" в пределах толщины элементов. Об этом открытым текстом написано в упомянутом выше Брудке. В прямоугольных сечениях бимомент все-таки есть, но его влияние в реальных строительных конструкциях очень незначительно. Формулы секториальных характеристик, если не ошибаюсь, в этой же книге. Посмотрите в поиске, здесь уже дискутировался этот вопрос. Разработчик даже картинки выкладывал. Еще литература по этому вопросу:

1.M.M.Гохберг "Металлические конструкции подъемно-транспортных машин" (1968 )
2. Справочник машиностроителя под редакцией С.В.Серенсона том 3 (1955)
3. В.В.Горев и др. "Металлические конструкции. Элементы конструкций" том 1 (2004)
4. Справочник проектировщика. Расчетно-теоретический под редакцией А.А.Уманского том 1 (1972)

[Белозерова Татьяна]

Я с вами согласна. Прочитала много умных книжек, посчитала секториальные характеристики квадратного и двутаврового профиля. Убедилась, что характеристики у коробки намного лучше. Но как мне правильно понять выводы на стр.297, сделанные Власовым "Тонкостенные упругие стерхжни" где он скручивал квадратную тонкостенную трубу. В результате он пришел к выводу, что к тонкостенным стерням замкнутого профиля весьма ограниченно можно применять принцип Сен-Венана (т,е что в квадратной трубе отсутствуют бимоменты). А к тонкостенным сечениям в начале книги он относит прокатные двутавры, швеллеры и т.п. Встает вопрос о том, что для квадратного сечения по ф-лам бимомента нет, а вэкперименте есть. Так считать коробочки на бимомент или нет. При тонкостенном сечениии все же есть депланация сечения, т. е. считать что в коробочке бывает только чистый сдвиг нельзя. И для меня вопрос о стесненном кручении квадратного сечения остался открытым.

[Белозерова Татьяна]

Я с вами согласна. Прочитала много умных книжек, посчитала секториальные характеристики квадратного и двутаврового профиля. Убедилась, что характеристики у коробки намного лучше. Но как мне правильно понять выводы на стр.297, сделанные Власовым "Тонкостенные упругие стерхжни" где он скручивал квадратную тонкостенную трубу. В результате он пришел к выводу, что к тонкостенным стерням замкнутого профиля весьма ограниченно можно применять принцип Сен-Венана (т,е что в квадратной трубе отсутствуют бимоменты). А к тонкостенным сечениям в начале книги он относит прокатные двутавры, швеллеры и т.п. Встает вопрос о том, что для квадратного сечения по ф-лам бимомента нет, а вэкперименте есть. Так считать коробочки на бимомент или нет. При тонкостенном сечениии все же есть депланация сечения, т. е. считать что в коробочке бывает только чистый сдвиг нельзя. И для меня вопрос о стесненном кручении квадратного сечения остался открытым.

[Белозерова Татьяна]

вот книга

[Белозерова Татьяна]

еще пара страниц для полной картины

[Ильнур]

А с какой целью , если не секрет, Вы во всем этом копаетесь? Что Вы проектируете?

[Белозерова Татьяна]

Я хочу для себя обрести поную ясность в этом вопросе. Я занимаюсь расчетом и конструированием м/к и часто приходится считать балки на кручение. До того как я не узнала о стесненном кручении, я все балки считала на чистое кручение, обычно они не проходят, делала коробку и на этом вопрос решался. При расчете на стесненное кручение двутавры работают намного лучше, чем при расчете на тот же крутящий момент при чистом кручении. Но ели двутавр не проходит на стесненное кручение, то что с ним делать: принимать коробочку? И как и на что ее считать?

[Ильнур]

Я так понимаю: если изначально фигурирует двутавр, значит крутящие нагрузки не основные. Но они есть, а на кручение двутавр плохо работает. Поэтому оквадрачиваем примерно в тех же габаритах и имеем НА ПОРЯДОК лучше работающее на кручение сечение. И считать-то не надо

[IBZ]

Сообщение от Белозерова Татьяна Я хочу для себя обрести поную ясность в этом вопросе.

Ну почитайте еще здесь
http://forum.dwg.ru/showthread.php?t...E1%E0%EB%EA%E5

[Белозерова Татьяна]

Даже затрудняюсь, что ответить. . Конечно в каждой книге по сопромату или м/к есть ф-лы для расчета на чистое кручение из которых можно понять, что двутавр на кручение работает очень плохо, а коробка просто прекрасно. Начитавшись же лит-ры по стесненному кручению, выясняется, что двутавр на это стесненное кручение работает неплохо (на один и тот же крутящий момент при свободном кручении тау превышают Rs, а при стесненном кручении возникают только сигма порядка 0,3-0,5Ry). А вот что происходит с замкнутым сечением при стесненном кручении, я не знаю. И как я могу принимать того, чего я незнаю. И даже расчеты в экспертизу. На что считать балку: на чистое кручение или стесненное? Из книг следует, что почти всякое кручение в строит. конст-ях стесненное. Опять вопрос как считать коробку на стесненное кручение. А если квадрат, то на что считать?

[Дмитрий Дмитриев]

Татьяна посмотри ещё раз пожайлуста стр.125 указанной мною книги........Секториальный момент инерции квадратного сечения(коробочки) равен 0.....Такое сечение не испытывает стеснённого кручения(Хотя в реальности конечно испытывает но очень незначительное).

[IBZ]

Сообщение от Белозерова Татьяна Начитавшись же лит-ры по стесненному кручению, выясняется, что двутавр на это стесненное кручение работает неплохо (на один и тот же крутящий момент при свободном кручении тау превышают Rs, а при стесненном кручении возникают только сигма порядка 0,3-0,5Ry). ?

Это совсем не так. Момент чистого кручения (Mt) никуда не девается и при стесненном. Более того, к нему еще прибавляется и дополнительный крутящий момент, вызванный деплонациями (Mw). А общее касательное напряжение оаределяется как сумма напряжений от Mt и Mw. Подробный разбор напряженного состояния есть в Бычкове. Станицу, к сожалению, не укажу - пишу из дома, а книга на работе.

Сообщение от Белозерова Татьяна А вот что происходит с замкнутым сечением при стесненном кручении, я не знаю. И как я могу принимать того, чего я незнаю. И даже расчеты в экспертизу. На что считать балку: на чистое кручение или стесненное? Из книг следует, что почти всякое кручение в строит. конст-ях стесненное. Опять вопрос как считать коробку на стесненное кручение. А если квадрат, то на что считать?

Еще раз конечные выводы. Замкнутое квадратное сечение на бимомент (G=Bx*w/Jw) считать не надо. Касательные напряжения, конечно, есть но можно считать, что только от Mt. Чем больше замкнутое сечение вытянуто, тем сильнее влияние Bx и Mw. Но при реальных соотношения строительных сечений, этими факторами тоже можно без большой погрешности пренебречь. А вот понять это - тут, извините, все зависит от Вас. Почитайте еще раз Бычкова и разберите числовой пример, он дан по-моему для швеллера. А про замкнутые - в дополнительную литературу, указанную в сообщениях 5,8,9.

[Разработчик]

как расчитать на стесненное кручение стержень замкнутого профиля (коробка)?

Так же, как и открытого, по тем же формулам. Небольшая проблема с секториальными характеристиками разрешима при наличии специальной литературы или специальной программы. Только вот зачем?

Работает ли замкнутое сечение лучше открытого на стесненное кручение?

Простейшая задачка на стесненное кручение: метровый консольный жестко защемленный стержень, нагруженный на свободном сраю крутящим моментом 0.5кНм.
1. Строим двутавр колонного вида: 100х100х5х5. Ik=1.35см^4, Iw=1857см^6, угол закручивания на свободном краю 0.267рад, нормальные напряжения в заделке 327МПа, касательные: в заделке 18.7Мпа и на свободном краю 110МПа.
2. Стенку делим вдоль на 2 части по 2.5мм и раздвигаем в короб. Ik=314см^4, Iw=281см^6, угол закручивания на свободном краю 0.0019рад, нормальные напряжения в заделке 35МПа, касательные: в заделке 35.2Мпа и на свободном краю 10.4МПа.

Вопросы есть?

[Разработчик]

Чтобы не было сомнений типа прямоугольное сильно отличается от квадратного, вот результаты для того же примера с удвоенной высотой сечения:
1. Двутавр балочного вида: 200х100х5х5. Ik=1.76см^4, Iw=7880см^6, угол закручивания на свободном краю 0.076рад, нормальные напряжения в заделке 250МПа, касательные: в заделке 9Мпа и на свободном краю 70МПа.
2. Стенку делим вдоль на 2 части по 2.5мм и раздвигаем в короб. Ik=764см^4, Iw=5787см^6, угол закручивания на свободном краю 0.00078рад, нормальные напряжения в заделке 11.6МПа, касательные: в заделке 8.8Мпа и на свободном краю 5.7МПа.

[Ильнур]

Сообщение от Разработчик 1. 327МПа, 18.7Мпа и 110МПа. 2. 35МПа, 35.2Мпа и 10.4МПа. Вопросы есть?

Вопросов больше не имеем.
Недавно зашел в Уфе в книжный магазин и удивился: в 2008 г. переиздана третье издание книги Александров, Потапов, Державин "Сопротивление материалов". Книга толстая, пахнет краской, от удивления даже купил. Хотя проектировщику она слишком фундаментальна. Но для удовлетворения любопытства все есть.

[Белозерова Татьяна]

Уважаемые проектировщики! Как прикажете Вас понимать? Дмитрий Дмитриев пишет, что в квадратном сечении стесненного кручения не бывает. Разработчик же от чистоко кручения в квадратной трубе определяет нормальные напряжения. Откуда?. Я конечно, понимаю, что есть много хороших программ, по которым можно много чего посчитать. Но я считаю, что нормальный проектировщик сам тоже должен понимать откуда, что берется и представлять работу конструкции. Если надеятся только на умные программы, то можно вообще сопромат и строительную механику не изучать, а просто освоить ЛИРУ, она же умная.. У меня на работе ГК проверят мои машинные расчеты так (сама она компом не пользуется): прикидываает вручную, если похоже, значит правильно. Если не похоже, то ищем у кого ошибка. И если Вы посмотрите мое первое соообщение, то увидите, что я пыталась выяснить, как считать замкнутое сечение на стесненное кручение.
Если почитать сообщение IBZ, то вообще чистое кручение вообще никуда не девается. Я так понимаю, нужно посчитать касательные напряжения от чистого кручения, а потом еще и добавить нормальные напряжения от стесненного кручения.
Я конечно, понимаю, что сейчас вы меня все порвете тут на британский флаг.
Спорю с вами уже скорре из вредности. Как посчитать прямоугольное сечение на стесненное кручение я уже кажется поняла. Как быть с квадратным сечением, думаю тут не будет однозначного ответа.

И все-таки у меня остальсь сомнения насчет расчета прямоугольных сечений на стесненное кручение. Власов пишет, что тонкостенные коробочки не очень хорошо работают на чистое кручение. Даже квадратная труба у него от скручивания стала ромбом (испытания). Он также пишет , что значение имеет жесткость углов квадратного сечения. А мы сварные коробочки делаем обычно из 4 листов. Так что в углах только односторонние угловые швы.

[tutanhamon]

Недавно зашел в Уфе в книжный магазин и удивился: в 2008 г. переиздана третье издание книги Александров, Потапов, Державин "Сопротивление материалов". Книга толстая, пахнет краской, от удивления даже купил. Хотя проектировщику она слишком фундаментальна. Но для удовлетворения любопытства все есть.

Есть в djvu 2003 года издания, может выложить ее в dnl?...

[4 и 6]

Если есть доступ к библиотеке то вот М.Д.Борисов "Расчет на кручение балочных и рамных систем из тонкостенных составных стержней на планках".Л.1970.
с примерами.

[Ильнур]

не будет однозначного ответа

Если так продолжать, можно и до влияния дефектов кристаллической решетки или до влияния магнитных бурь дойти.
Что за у Вас кручения такие? Вы что ли из квадратных труб трансмиссию заднего винта вертолета конструируете?
Если же Вы хотите полную теорию подвести под Ваши конкретные сечения, то это надо делать на уровне докторской диссертацию. Если же Вам нужно просто обеспечить надежность Ваших оригинальных сечений, то нужно провести серию испытаний.

Есть в djvu 2003 года издания, может выложить ее в dnl

содержание то же, а краской пахнуть не будет

[IBZ]

Сообщение от Белозерова Татьяна Я конечно, понимаю, что есть много хороших программ, по которым можно много чего посчитать. Но я считаю, что нормальный проектировщик сам тоже должен понимать откуда, что берется и представлять работу конструкции. Если надеятся только на умные программы, то можно вообще сопромат и строительную механику не изучать, а просто освоить ЛИРУ, она же умная..

Татьяна, позиция Ваша достойна всяческого уважения ! К сожалению на сегодня так думают да-а-а-леко не все. Ничего срочного у меня сейчас нет, так что давайте, если есть желание, рассмотрим сквозной пример расчета балки, испытывающей стесненное кручение. Сечение возьмем прямоугольное, с квадратным и так все ясно . А захотите, так просчитаете сами - в формулы секториальных характеристик подставите одинаковые значения и все. В понедельник, как попаду на работу, где вся литература, так можем и начать.

P.S. Теории, конечно, никакой не будет - только готовые формулы со ссылками. Будет желание - почитаете классиков сами

[Sergo]

Недавно ко мне попала книга "Бычков_Строительная механика стержневых тонкостенных конструкций_1962.djvu", из которой выяснилось, что чистое кручение практически отсутствует, и балки нужно рассчитывать на стесненное кречение.

Татьяна, а на какой странице там искать не подскажете?

Поправьте, я так понимаю, стесненное кручение может возникнуть только в многопролетной балке? Или жестко опертой по концам.

[Ильнур]

Как посчитать прямоугольное сечение на стесненное кручение я уже кажется поняла. Как быть с квадратным сечением, думаю тут не будет однозначного ответа.

И все-таки у меня остальсь сомнения насчет расчета прямоугольных сечений на стесненное кручение

так понимаю, нужно посчитать касательные напряжения от чистого кручения, а потом еще и добавить нормальные напряжения от стесненного кручения

Стесненное кручение у замкнутых стержней имеет явный локальный характер, на основной длине кручение практически можно считать свободным. Под локальным участком имеется ввиду например приопорная зона.

[Дмитрий Дмитриев]

Татьяна ещё раз возращаясь к вопросу расчёта на стеснённое кручение квадратного коробчатого сечения............обратите внимание на обведённые в красные рамочки формулы Бимомента и изгибно-крутящего момента......если секториальный момент инерции квадратного коробчатого сечения равен нулю......то и эти величины равны нулю,а следовательно равны нулю (обведённые в синие рамочки) дополнительные нормальные и касательные напряжения.....

[Дмитрий Дмитриев]

А вот то о чём говорил Ильнур в п.31.......................

[СергейД]

у меня вопрос!
допустим, для балки проведен эксперимент.хороший.
+
есть
1. расчеты различными аналитическими методами (Власов не единственная методика..)
2. расчеты СП или методиками ЦниПСК
3. расчеты МКЭ на оболочечной или твердотельной модели

какие результаты будут ближе к эксперименту?
и с чем правильнее сравнивать МКЭ :
с аналитикой (для столь неоднозначной задачи) или с экспериментами.

[IBZ]

Сообщение от Ильнур Стесненное кручение у замкнутых стержней имеет явный локальный характер, на основной длине кручение практически можно считать свободным. Под локальным участком имеется ввиду например приопорная зона.

Все это так. Но локальность стеснения сама по себе отнюдь не отменяет расчета на прочность с учетом бимомента именно в этом сечении. Тем более, что для балок/консолей там же и максимальный изгибающий момент. А вот конкретные цифры напряжений показывают, что да - дополнительные напряжения в коробчатом сечении все-таки возникают, но в таком размере, что на них (в большинстве случаев) смело можно плюнуть.

P.S. Татьяна, так нужен пример ручного расчета или нет ?

[Дмитрий Дмитриев]

СергейД.......Вы как человек безусловно владеющий программами расчёта конструкций МКЭ......на уровне более высоком чем основная масса находящихся на этом форуме людей.........и имеете возможность работать на их лицензионных версиях(имею ввиду в основном программу ANSYS)..........Не могли бы показать участникам дискуссии........На примере расчёта скажем консольной балки(знаю что балочные элементы 18-го поколения в ANSYS учитывают стеснённое кручение)....что для квадратного коробчатого сечения(с одинаковой толщиной стенок по всем четырём граням) влияние стеснённого кручения практически ничтожно.......выше я пытался показать это основываясь на сведениях приведённых в указанной мною литературе......Если вас это не затруднит.......

[Разработчик]

Уважаемые проектировщики! Как прикажете Вас понимать? Дмитрий Дмитриев пишет, что в квадратном сечении стесненного кручения не бывает. Разработчик же от чистоко кручения в квадратной трубе определяет нормальные напряжения. Откуда?. Я конечно, понимаю, что есть много хороших программ, по которым можно много чего посчитать. Но я считаю, что нормальный проектировщик сам тоже должен понимать откуда, что берется и представлять работу конструкции.

Я не проектировщик, а механик, потому и определяю. Основная программа, которой я при этом пользовался - калькулятор Windows, ну еще одна, для расчета характеристик сечения Специально для госпожи проектировщицы, желающей понять: откуда что берется и не желающей пользоваться поиском по форуму, в очередной раз объясняю.
1. При кручении стержня депланирует любое сечение, кроме круга и кругового кольца. Это - классическая теория упругости, назывется задачей Прандтля и сводится к решению уравнения Пуассона с простыми граничными условиями или к уравнению Лапласа с граничными условиями посложнее. Во времена моей молодости и раньше для решения (аналитического!) использовалась красивейшая теория функций комплексного переменного. Сейчас, разумеется, увы МКЭ - время, когда все решает эффективность, а не красота Одним из результатов решения этой задачи является функция депланации (перемещений вдоль оси z стержня), назовем ее омега(x,y), где x, y - координаты в плоскости сечения. Через ее производные определяются касательные напряжения в сечении, а через интеграл от них - Ik.
2. Если есть стеснение (ограничение) депланации, например жесткое защемление, то мы получаем изменение осевых перемещений (u) по длине стержня, и стало быть ненулевую производную du/dz, т.е. осевую деформацию и, как следствие, нормальные напряжения. Повторяю, они появятся в стержне любого сечения, кроме круглого.
3. Если у нас есть функция депланации омега(x,y), то дальше задачу о стесненном кручении можно решать стандартным путем, в т.ч.и с формулами из поста №32. Кстати, одна из путаниц в головах идет из-за того, что в отечественной литературе характеристики сечения, используемые при расчете на стесненное кручение, называются по наиболее распространенному способу их вычисления - секториальные. В зарубежной литературе используются термины warp, wolb, означающие коробление, депланацию, т.е. механическую суть явления.
4. Если посмотреть на решение уравнения стесненного кручения, то видно, что характеристики, связанные со стеснением содержат экспоненты с показателем z *sqrt(G*Ik/(E*Iw)). Теперь возьмите параметры из постов №21, 22 и оцените зону 20-ти кратного (5%) затухания эффекта стеснения депланации (показатель=3). Увидите, что она имеет протяженность характерного размера сечения, а все балочные теории (растяжение-сжатие, изгиб, кручение) такого рода локальными эффектами пренебрегают, т.к. они принципиально зависят от способа организации закрепления или приложения локальной нагрузки, это во-первых. А во вторых, система нормальных напряжений от стесненного кручения самоуравновешена и в случае выхода за предел пропорциональности срелаксирует в локальной зоне, не влияя на несущую способность стержня. Никого же не смущают шарниры в местах крепления раскосов ферм, хотя там это допущение куда как менее обосновано, чем отказ от учета стесненного кручения в стержнях с замкнутыми профилями.

[СергейД]

дмитрий! увы, занят.
дискуссиями нужно заниматься всерьез...
за участие в форуме. увы, не платят. а наоборот...
да и эти конкретно задачи лично мне неинтересны.
поскольку
убежден, что просчитать до практического совпадения с экспериментом
на объемной или оболочечной модели
смогу без никаких проблем и быстро.

стержни 188-189 хороши для оценочных расчетов.
и нельзя их идеализировать.

все интересное в узлах соединений. их нужно считать солидами.
та же балка солидами будет считаться в ансис ну несколько минут линейно и нелинейно с контактом максимум полчаса.
книжки листать будете дольше.

+
"доказать" в интернете нельзя ничего и никому...
можно лично доказать конкретному человеку, при условии
что он готов внимательно и непредвзято слушать!
я как то уже пытался... patric Henry несколько раз пытался...

вышлите в личку постановку задачи=
я вышлю параметризуемый макрос.

[Разработчик]

СергейД

и с чем правильнее сравнивать МКЭ : с аналитикой (для столь неоднозначной задачи) или с экспериментами.

А что неоднозначного Вы видите в теории упругости? Вроде теорема существования и единственности решения доказана

[СергейД]

разработчик!
не надо отвечать вопросом на вопрос...

(никак не могу забыть, как вы мне некогда доказывали что в ансис нет многодисциплинарных элементов и связанных задач- весьма как оказалось поверхностно владея мкэ.. и только одной своей программой
+ не читали мои ответы поскольку в них "много буков"
и не смотрели прилагаемые файлы)= поэтому "доказывать" вам не берусь ничего. за безнадежностью результата.

ответьте пожалуйста конкретно
(я сюда зашел спросить, а не учить...)
1. посоветуйте, с чем мне правильнее сравнивать расчет мкэ?

2.на осенней сессии РААСН (секция программных средств) уважаемый проф ЦНИПСК опровергал правильность работы именно Вашей MICROFE ссылаясь, что результаты противоречат его личным аналитическим расчетам, на базе которых разработана методика ЦНИПСК. Что скажете по этому поводу.

3. для изгибно-крутильной устойчивости стержня произвольного сечения аналитическое решение однозначно? Различных методик не существует?
результаты по ним совпадают?

4. с чем точнее совпадет эксперимент...
5. чем ваc так раздражает МКЭ?

[Sergo]

2.на осенней сессии РААСН (секция программных средств) уважаемый проф ЦНИПСК опровергал правильность работы именно Вашей MICROFE ссылаясь, что результаты противоречат его личным аналитическим расчетам, на базе которых разработана методика ЦНИПСК. Что скажете по этому поводу.

СергейД, а есть где почитать, на сайте РААСН не нашел?

[Ильнур]

Сообщение от СергейД ... какие результаты будут ближе к эксперименту?.... чем правильнее сравнивать МКЭ?

а) думается, близость результатов будет разной для разных сечений,
б) возможно, для надежности надо сравнивать с экспериментом, а для точности - с аналитическим.

[Ильнур]

Сообщение от IBZ ...А вот конкретные цифры напряжений показывают, что да - дополнительные напряжения в коробчатом сечении все-таки возникают, но в таком размере, что на них (в большинстве случаев) смело можно плюнуть...

Я и говорю:

практически можно считать

[Геннадий1147]

Сообщение от IBZ так нужен пример ручного расчета или нет ?

Нужен! Тем более, что сам с этим не так давно сталкивался, да так до конца и не разобрался, к стыду своему...

[СергейД]

2 sergo
я не в курсе, что на сайте бывает.
присутствовал.
был доклад В.А. Семенова о подготовке к верификации MICROFE по требованиям Академии. рецензент от Цнипск высказал именно эти претензии. и пока вопрос остался открыт (для меня по крайней мере).

в марте планируется аналогичный доклад по ansys. сейчас дооформляем
верификационный отчет. подробности позже.

оттого и вопросы. проблемы-то общие у всех программ.
Нередко специалисты, посвятившие жизнь аналитическим методам, а тем более
разработке норм, не очень принимают методы конечно-элементные. (и понимают их специфику)

[Sergo]

Ясненько, надо взять на заметку.

[Белозерова Татьяна]

Доброе утро, уважаемые проектировщики. Стесненное кручение мяня очень интересует, так как при проверке расчетов двутавра (шарнирное опирание на колонну: болты по стенке), я зачеркнула расчет на чистое кручение, где двутавр не проходил и была поставлена коробка. Я посчитала его на стесненное кручение и двутавр прошел. И теперь меня мучают сомнения, права ли я была. Направляю Вам расчет балки в маткаде, посмотрите пожалуйста, если у кого есть время.
Ответ для Serqo - напрявляю страницу в формате ворд.
Ответ для IBZ - пример ручного расчета очень нужен

[Разработчик]

не читали мои ответы поскольку в них "много буков"

Забавные были ответы, выбросить в качестве аргумента в посте десяток страниц текста макроязыка программы, к которой я не имею никакого отношения...

1. посоветуйте, с чем мне правильнее сравнивать расчет мкэ?

С аналитическими решениями, корифеи нашей науки (механики) их много опубликовали: и методы и результаты.

2.на осенней сессии РААСН (секция программных средств) уважаемый проф ЦНИПСК опровергал правильность работы именно Вашей MICROFE ссылаясь, что результаты противоречат его личным аналитическим расчетам, на базе которых разработана методика ЦНИПСК. Что скажете по этому поводу.

MICROFE не моя, но я в курсе, т.к. занимался этим вопросом. Критики не было, человек старый, напутал: Семенова попросил представить результаты MICROFE для защемленной стойки (знаю, потому что дополнительно посчитал ее для него и по ЕС3 и по СНиП), а сам посчитал по своей программе шарнирную и вышел с этими результатами. Поскольку результаты эти (несущая способность стойки) были сильно ниже СНиПовских (для защемленной), то досталось от участников заседания самому профессору организации-соавтора СНиП. После заседания разобрались в чем причина, пересчет для шарнирной по MICROFE дал до третьего знака совпадение с результатами проф. Грудева и вопрос снят. Хотя, в продолжение темы, для того сечения (Т из уголков) и по Грудеву и по MICROFE результат (предельная сила) получается выше, чем по СНиП. Профессор говорит, что таким образом его методика позволяет сконструировать более экономное сечение, ну а мы, грешные, просто вводим в диалог выбор: "по расчету" или "по СНиП", чтоб не пугать проектировщиков

3. для изгибно-крутильной устойчивости стержня произвольного сечения аналитическое решение однозначно? Различных методик не существует? результаты по ним совпадают?

Для начала: не надо передергивать. Здесь речь идет о кручении, а не о потере устойчивости по изгибно крутильной форме. Если Вам, как дилеру АНСИС - это все равно, то спросите Сашу, он механик, он объяснит. Но, тем не менее, отвечу и на этот вопрос, раз уж на этот раз Вы

зашли спросить, а не учить

Есть две задачи теории устойчивости упругих систем, в которых происходит потеря устойчивости по изгибно-крутильной форме. Это устойчивость плоской формы изгиба балки и устойчивость при центральном сжатии стержня. Так вот, для этих задач аналитическое решение однозначно ( в том смысле, в котором можно говорить об однозначности при наличии множества форм ) и давно уже расписано в трудах корифеев, главным образом Василия Захаровича. Но, как хорошо известно, реальные конструкции не дотягивают до точки бифуркации и поэтому для расчета реальных конструкций применяют то, что Вы называете "различными методиками". К Вашему сведению: все эти методики отталкиваются от решения той самой бифуркационной задачи, получая Mcr или Ncr (в ЕС3 и DIN18800 это прописано явно, в СНиПе/СП неявно, но уши лезут из вида формул и Пособия), а дальше на это значение накладывается некое правило понижения. Так вот в этом правиле понижения теоретического значения (т.е., по существу в КСС) и есть различие методик. Иногда оно примитивно (СНиП/СП), иногда - просто унифицировано для всех задач устойчивости (ЕС3), иногда оригинально (DIN18800).

4. с чем точнее совпадет эксперимент...

Коль просите:

ответьте пожалуйста конкретно

То и вопросы, пожалуйста формулируйте конкретно. А так... эксперимент точно не совпадает ни с чем, даже с экспериментом

5. чем ваc так раздражает МКЭ?

Меня не раздражает МКЭ, как численный метод. Я даже иногда использую его в своих пограммах, когда без него ну никак. Да и возраст такой, что раздражаться уже не получается... Но меня пугает, пугает обезьяна с гранатой...

[Ильнур]

Сообщение от Разработчик ... эксперимент точно не совпадает ни с чем...

А можно так: никакой математический анализ точно не совпадет с истиной, т.е. экспериментом...
Вопрос к Белозерова Татьяна : вот Вы крохи собираете, ну вычислите точные значения компонент. А дальше? Как собираетесь конечные решения принимать? По устойчивости стенок, по концентрциям в зоне швов? У Вас такая примерно конструкция?

[IBZ]

Сообщение от Белозерова Татьяна ... пример ручного расчета очень нужен

Во вложении приведена первая часть примера ручного расчета на стесненное кручение однопролетной балки коробчатого сечения. Рассмотрен предварительный подбор и определение секториальных характеристик. Вторая часть появится завтра-послезавтра. Пишите замечания, указывайте ошибки, задавайте вопросы.

[Разработчик]

Пара примечаний.
Учет 20-ти миллиметровых свесов полок дает существенную добавку в Jw: с 17 до 21 что, впрочем, мало отразится на конечном результате. k - размерный коэффициент, судя по приведенной формуле.

[IBZ]

Сообщение от Разработчик Пара примечаний. Учет 20-ти миллиметровых свесов полок дает существенную добавку в Jw: с 17 до 21 что, впрочем, мало отразится на конечном результате. k - размерный коэффициент, судя по приведенной формуле.

Виноват, исправлюсь . Коэффициент k имеет размерность 1/см. Свесы, честно говоря, не учел потому, что замкнутое сечение считал черт знает когда и забыл порядок влияния. Конечно, для чистоты примера учесть надо, да и в программе у меня этого нет (в свое время отложил, да как-то забылось). Подскажите, пожалуйста, правильным ли будет определять секториальную площадь крайней точки оси полки, как простую добавку к w' удвоенного контура (как для открытого сечения) и как поступить с Jw. Я все-таки инженер-строитель, а не механик, поэтому сомнения всегда присутствуют ...

[Разработчик]

правильным ли будет определять секториальную площадь крайней точки оси полки, как простую добавку к w' удвоенного контура (как для открытого сечения

Конечно.

и как поступить с Jw.

Как обычно: добавить интеграл от w^2dF по свесам

[and.rey]

Offtop: У верен, что все с нетерпением ждут второй части примера. Мэтрам, спустившимся с небес до простых смертных инженеров огромное спасибо!

[Ильнур]

Сообщение от and.rey Offtop: У верен, что все с нетерпением ждут второй части примера. Мэтрам, спустившимся с небес до простых смертных инженеров огромное спасибо!

Результат будет ни о чем. Просчитанную коробку нельзя будет принять в проект.
Рука чешется подобрать коробочку в рабочем порядке для рабочего проекта.

[Белозерова Татьяна]

Добрый день уважаемые проектировщики. Огнромгное спасибо всем кто откликнулся! . С нетерпением жду продолжения расчета от IBZ.
Ответ для Ильнура. Чтобы не собирать крохи, конечное решение я приняла такое: усиливать поперечными ребрами коробчатое сечение, как советут Власов (файл "коробочка"). Решила посчитать балку на кручение в Лире. Если у кого есть время посмотрите, результаты примерно совпадают с ручными расчетами по Бычкову. Может какие замечания к расчету будут. Опирание балки на болтах по стенке балки.

[Ильнур]

Сообщение от Белозерова Татьяна Чтобы не собирать крохи, конечное решение я приняла такое: усиливать поперечными ребрами .... Решила посчитать балку на кручение в Лире. ..

Вот, уже ближе к телу. Так постепенно и научимся конструировать

[IBZ]

Сообщение от Белозерова Татьяна Чтобы не собирать крохи, конечное решение я приняла такое: усиливать поперечными ребрами коробчатое сечение, как советут Власов (файл "коробочка"). Решила посчитать балку на кручение в Лире. Если у кого есть время посмотрите, результаты примерно совпадают с ручными расчетами по Бычкову. Может какие замечания к расчету будут. Опирание балки на болтах по стенке балки.

Ребра в такой балке вряд ли нужны. Разве, что для обеспечения местной устойчивасти стенки. В качестве аргумента привожу 2-ю часть расчета. Там я, правда, так пока и нарисовал эпюру Sw'. Вот подожду пару-тройку дней замечаний форумчан, внесу учет свесов (спасибо Разработчику за замечание) в свою программу, и все-таки доделаю.

P.S. А что, Лира уже имеет элементы с 7-й степенью свободы или Вы считаете пластинчатыми элементами?

Посмотрел расчет еще раз - видимо есть ошибка. При перемножении эпюр на свесе, наверное, не нужно умножать на t - это открытая часть сечения. Может Разработчик прояснит? Хотя при этом результат и выводы не поменяются.

Да нет, открыл книжку, все-таки перемножаются эпюры w и w*t. Так что в примере, видимо, все верно

[Ильнур]

Сообщение от IBZ Разве, что для обеспечения местной устойчивасти стенки. .

Только для этого и нужны.

[Разработчик]

Все хорошо и Jw правильное и вывод совершенно очевидный. Если k=4.3 [1/м] зона 20-ти кратного затухания эффектов стеснения депланации 0.7м, т.е. менше высоты сечения и можно ими пренебрегать не считая.

[and.rey]

Момент чистого кручения, исходя из формулы Mt= Mw+Mk, Mk = 3,02-0.16 = 2.86 (тм)

ИЛИ
Момент чистого кручения, исходя из формулы Mt= Mw+Mk, Mk = 3,02+0.16 = 3.18 (тм) ???

[ETCartman]

Стесненное кручение замкнутых профилей - вопрос локального НДС, практически тот же эффект что от концентратора. Зачем это строителям? Локальное НДС, если на то пошло, лучше моделировать оболочками или объемными элементами, тем более что сложности в этом нет сейчас.

IBZ

Но локальность стеснения сама по себе отнюдь не отменяет расчета на прочность с учетом бимомента именно в этом сечении

Я беру гвоздик и царапаю поверхность балки. Локальный концентратор! Напряжения зашкалят за Ry - будьте уверены.
Зачем это все для стали, с ее пластичностью, при отсутствии циклического нагружения?

[IBZ]

Сообщение от and.rey ИЛИ Момент чистого кручения, исходя из формулы Mt= Mw+Mk, Mk = 3,02+0.16 = 3.18 (тм) ???

Под Mt я подразумевал полный крутильный момент (что у Бычкова обозначено как L). Mw обозначен изгибно-крутильный момент, а Mk - момент чистого кручения. Так что все-таки Mk=2.86. В примере, действительно, это нечетко выражено - подправлю.

[Zydrunas]

Привет,

при вычисении бимомента никак немогу выеснить пару обозначений "sh" и "ch" см. рисунок; и как вычяслить секториальную координату "w" для прямоугольной трубы сечением 600x300x6 мм.

Литературы накачал но уже пару дней немогу до конца всё выяснить...

Спасибо!

[ETCartman]

Стесненное кручение стержней замкнутого профиля - есть глава в сопромате Александрова ( dnl )

[Zydrunas]

Есть у меня эта кника, но ответы на эти вопросы я неншёл.... (может искать неумею)

[RomanM]

Сообщение от Zydrunas Привет, при вычисении бимомента никак немогу выеснить пару обозначений "sh" и "ch" см. рисунок; и как вычяслить секториальную координату "w" для прямоугольной трубы сечением 600x300x6 мм. Литературы накачал но уже пару дней немогу до конца всё выяснить... Спасибо!

"sh" и "ch" см.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Гиперболические_функции

[Skovorodker]

Таким образом, если у нас стойка из круглой трубы, с заделкой внизу, то от крутящего момента будут возникать только касательные напряжения (тоже, с некоторой погрешностью справедливо и для стойки из квадратной трубы).
Т.е. если правильно понимаю, стойку, на которую действуют изгибающий и крутящий моменты, надо проверить на совместное действие нормальных и касательных напряжений (корень(G^2+3*t^2)<1,15Ry, где t – сумма касательных напряжений от поперечной силы и крутящего момента).
Вопрос, если стойка с сжимающей нормальной силой N, будет ли крутящий момент оказывать влияние на устойчивость стержня?

----- добавлено через ~4 ч. -----

Сообщение от IBZ Во вложении приведена первая часть примера ручного расчета на стесненное кручение однопролетной балки коробчатого сечения. Рассмотрен предварительный подбор и определение секториальных характеристик. Пишите замечания, указывайте ошибки, задавайте вопросы.

Прежде всего, большое спасибо за подробный расчет!
Вопрос по определению касательных напряжений от чистого кручения. Вы считаете по формуле Tk = Mk*s/Jk, а почему не по формуле для замкнутых сечений Tk=Mt/(Ф*s), где Ф – удвоенная площадь охватываемая срединной линией сечения (Горев т.1 стр. 277 и Бычков стр. 25)? Разница получается огромной, например в вашем примере Тк получилось 9 кг/см2, а если считать по второй формуле, то получается 198 кг/см2.
Возьмем условную круглую трубу диаметром 10см стенка 0,5см. Посчитаем какой максимальный крутящий момент сможет воспринять. 0,58*Ry=1,4т/см2. Jk=324см4 (вычислено в Консул, сателлит Scad). Ф=4,75^2*3,14*2=141,7см2
По первой формуле Mk=Jk*tk(max)/s= 324*1,4/0,5=907,2тсм=9,07тм
По второй формуле Mk=Ф*s* tk(max)= 141,7*0,5*1,4=99,2тсм=0,99 тм
Т.е. разница – порядок.
Мне, честно говоря, чисто “на глаз” сомнительно, что такая труба понесет крутящий момент даже в 1т*м, а уж про 9тм даже не говорю.

[ZVV]

Сообщение от Skovorodker Т.е. если правильно понимаю, стойку, на которую действуют изгибающий и крутящий моменты, надо проверить на совместное действие нормальных и касательных напряжений (корень(G^2+3*t^2)<1,15Ry, где t – сумма касательных напряжений от поперечной силы и крутящего момента).

Да, только без коэф-та 1,15 возле Ry.

Сообщение от Skovorodker Вопрос, если стойка с сжимающей нормальной силой N, будет ли крутящий момент оказывать влияние на устойчивость стержня?

Нет.

Сообщение от Skovorodker по формуле для замкнутых сечений Tk=Mt/(Ф*s), где Ф – удвоенная площадь охватываемая срединной линией сечения (Горев т.1 стр. 277 и Бычков стр. 25)

Это правильная формула для касательных напряжений при свободном кручении.

[Skovorodker]

Сообщение от ZVV Да, только без коэф-та 1,15 возле Ry.

Почему же? Формула 44 СП16, чуть по-другому написана, там 0,87/(RyYc)

Сообщение от ZVV Это правильная формула для касательных напряжений при свободном кручении.

А формула Tk = Mk*s/Jk?

[IBZ]

Сообщение от Skovorodker Вы считаете по формуле Tk = Mk*s/Jk, а почему не по формуле для замкнутых сечений Tk=Mt/(Ф*s)

По прошествии многих лет, я уже не помню почему написал эту формулу, не исключено, что просто по ошибке Вроде бы действительно касательные напряжения чистого кручения для замкнутого сечения определяются по формуле Бредта.

[Skovorodker]

Сообщение от IBZ По прошествии многих лет, я уже не помню почему написал эту формулу, не исключено, что просто по ошибке Вроде бы действительно касательные напряжения чистого кручения для замкнутого сечения определяются по формуле Бредта.

А Вы согласны с ZVV, что крутящий момент не будет оказывать влияния на устойчивость стержня? А если сечение прямоугольное? Что-то в литературе не могу найти ответ на этот вопрос. (( Рассматриваются только балки.

Всегда стремился уходить от существенного кручения, но сейчас не получается. Проектирую стойку из квадратной трубы, есть сжимающее N, Мизгиб и Мк. Коэффициент использования на устойчивость при внецентренном сжатии почти на пределе, прочность при N+Мизгиб ~0,85.
Как понял, добавка нормального напряжения при стесненном кручении квадратной трубы должна быть копеечной, т.е. на прочность по нормальным напряжениям почти не повлияет. Необходимо дополнительно проверить по формуле корень(G^2+3*t^2)<1,15Ry (т.к. добавляется t от чистого кручения + немного от стесненного кручения).
А вот с устойчивостью сомнения.

[AlexKniga]

Найди главные сжимающие напряжения. Посмотри меняются ли они от учета кручения по величине и направлению. Если не меняются, то кручение не влияет на устойчивость от продольных сил.

[Ильнур]

Сообщение от Skovorodker ...А вот с устойчивостью сомнения.

В связи с тем, что нормальные напряжения напрямую влияют на устойчивость и это не подлежит сомнению, то можно сказать сразу, что на устойчивость кручение влияет, и даже в квадратной или прямоугольной трубе - в такой трубе у опор возникает стесненное кручение. Однако это влияние только локально, т.к. зона стеснения коротка, и сопоставима с габаритом сечения. Так же известно, что касательные влияют на устойчивость, и опять же локально, в форме волн сдвига.
Таким образом, на общую устойчивость кручение ГСП-профиля не повлияет.
Локальная же устойчивость (стенок трубы) актуальна, пока стенки тонкие. Настолько тонкие, что должны представлять из себя оболочку, а не пластину, в терминах механики. Т.е. пока толщина более 1/X высоты, можно игнорировать. Х на глаз ~50 для сталей Ст3.
Все сказанное не претендует на исключительную точность и подлежит перепроверке.

[AlexKniga]

В мостовых нормах критическая относительная ширина b/t = ζ2 = 1.44√(E/Ry)

[Skovorodker]

Спасибо за ответы!

Т.е. в запас устойчивость при крутящем моменте можно посчитать так: от стесненного кручения вычислить дополнительные нормальные напряжения, по ним вычислить эквивалентный изгибающий момент который их может вызвать, на это значение увеличить основной изгибающий момент. Но при сечения близких к квадратному можно с этим не заморачиваться, в виду локальности нормальных напряжений от стесненного кручения.

Сообщение от Ильнур Локальная же устойчивость (стенок трубы) актуальна, пока стенки тонкие. Настолько тонкие, что должны представлять из себя оболочку, а не пластину, в терминах механики. Т.е. пока толщина более 1/X высоты, можно игнорировать. Х на глаз ~50 для сталей Ст3. Все сказанное не претендует на исключительную точность и подлежит перепроверке.

Предвосхитили мой следующий вопрос на счет местной устойчивости.

Offtop: Небольшой оффтопик.
Как думаете, корректно будет для подобного сечения (см. рис.), расчетную длину стенки принять L, (угол примыкания смежных стенок 135, а не 90 градусов)?

[Ильнур]

Сообщение от Skovorodker ... корректно будет для подобного сечения (см. рис.), расчетную длину стенки принять L, (угол примыкания смежных стенок 135, а не 90 градусов)?

В терминах СП не расчетная длина, а расчетный размер (hef, bef).
Думается, да, именно ширина грани, за вычетом радиусов закруглений, и должна лечь в анализ местной устойчивости. Анализ возможно сведется к проверке гибкости (с учетом стали) по СП для стенок при центральном сжатии. Хотя можно и напрямую использовать какую-нибудь формулу для длинной пластинки с подходящими краевыми условиями - сжатие одноосное, грань будет сжиматься аки меха гармони.
Для проверки на устойчивость со сдвигом надо будет как-то попотеть... но возможно такая проверка не нужна вовсе - раз это электростолбы, то они не из фольги, да и определяющим напряжением в смысле локальности будет таки напряжение изгиба.
Если же у Вас столб не гнется совсем, а лишь жутко крутится, и хотелось бы на эти сдвиговые волны посмотреть в натуре, то МКЭ оболочками Вам в помощь.

[bigden]

в еврокоде где-то русским по белому написано, что для замкнутых профилей на изгибнокрутильную проверять не нужно

[IBZ]

Сообщение от Skovorodker Как думаете, корректно будет для подобного сечения (см. рис.), расчетную длину стенки принять L, (угол примыкания смежных стенок 135, а не 90 градусов)?

Необходимые проверки для таких сечений со всеми нюансами приведены в пунктах 4.33-4.40 документа "ПОСОБИЕ по проектированию стальных конструкций опор воздушных линий (ВЛ) электропередачи и открытых распределительных устройств (ОРУ) подстанций напряжением свыше 1 кВ (к СНиП II-23-81*)"