Расчет на устойчивость
В инженерной практике устойчивость конструкции — один из ключевых аспектов прочностного анализа. Устойчивость — это способность конструкции сохранять исходную форму под действием внешней нагрузки без перехода в новое, нежелательное положение равновесия.
Именно потеря устойчивости может стать причиной аварий, разрушений и выхода из строя оборудования, даже если напряжения в материале остаются в допустимых пределах. Это делает расчет на устойчивость критически важным для оборудования, зданий и сооружений, особенно в условиях сейсмической активности или при повышенных эксплуатационных нагрузках.
Именно потеря устойчивости может стать причиной аварий, разрушений и выхода из строя оборудования, даже если напряжения в материале остаются в допустимых пределах. Это делает расчет на устойчивость критически важным для оборудования, зданий и сооружений, особенно в условиях сейсмической активности или при повышенных эксплуатационных нагрузках.
Что такое потеря устойчивости формы
Потеря устойчивости формы (или потеря устойчивости по Эйлеру) возникает, когда конструкция — чаще всего это стержень, оболочка или панель — под действием сжимающих или комбинированных нагрузок теряет прямолинейную форму и изгибается или смещается в сторону.
Так например тонкий сжимаемый элемент "внезапно" изгибается под нагрузкой, значительно меньшей, чем определенная в расчете на статическую прочность.
Типичные примеры:
• Продольный изгиб колонн и стоек.
• Выпучивание стенок резервуаров и трубопроводов.
• Потеря устойчивости оболочек под внешним давлением.
Типичные примеры:
• Продольный изгиб колонн и стоек.
• Выпучивание стенок резервуаров и трубопроводов.
• Потеря устойчивости оболочек под внешним давлением.
Где требуется расчет на устойчивость
Расчет на устойчивость особенно актуален для следующих объектов:
• Металлоконструкции промышленных зданий и цехов.
• Элементы оборудования АЭС, включая опорные рамы, трубопроводы, теплообменники.
• Резервуары и емкости, в том числе работающие под вакуумом.
• Оболочки, корпуса реакторов, тонкостенные элементы.
• Высокие мачты, башни, фермы.
• Строительные конструкции, особенно в условиях сейсмической активности.
• Металлоконструкции промышленных зданий и цехов.
• Элементы оборудования АЭС, включая опорные рамы, трубопроводы, теплообменники.
• Резервуары и емкости, в том числе работающие под вакуумом.
• Оболочки, корпуса реакторов, тонкостенные элементы.
• Высокие мачты, башни, фермы.
• Строительные конструкции, особенно в условиях сейсмической активности.
Как выполняется расчет
Инженерный расчет на устойчивость включает:
• Определение расчетной схемы — тип закрепления, длина элемента, тип нагрузки.
• Определение критической нагрузки — аналитическими методами или с использованием конечноэлементного моделирования.
• Проверку на локальную потерю устойчивости.
• Проверку при наличии сейсмической или динамической нагрузки — устойчивость при комбинированных воздействиях.
• Применение нормативных требований — СП, ГОСТ, ПНАЭ и др.
В ряде случаев требуется выполнение нелинейного анализа с учетом геометрической и физической нелинейности, а также с учетом начальных несовершенств.
• Определение расчетной схемы — тип закрепления, длина элемента, тип нагрузки.
• Определение критической нагрузки — аналитическими методами или с использованием конечноэлементного моделирования.
• Проверку на локальную потерю устойчивости.
• Проверку при наличии сейсмической или динамической нагрузки — устойчивость при комбинированных воздействиях.
• Применение нормативных требований — СП, ГОСТ, ПНАЭ и др.
В ряде случаев требуется выполнение нелинейного анализа с учетом геометрической и физической нелинейности, а также с учетом начальных несовершенств.
Устойчивость плоской формы изгиба
В инженерной практике устойчивость чаще всего ассоциируется с потерей формы при сжатии. Однако существует менее очевидный, но не менее опасный случай — потеря устойчивости при изгибе, а именно потеря устойчивости плоской формы изгиба.
При определенных условиях, если сечение недостаточно стабилизировано от кручения, или если длина пролета велика, балка может начать деформироваться в пространстве — изгибаться и скручиваться одновременно. Это явление называется крутильно-изгибной потерей устойчивости, или потерей устойчивости плоской формы изгиба.
В этом случае балка выходит из плоскости, в которой должна работать, и начинает закручиваться — как правило, в самом опасном месте: центре пролета, где момент максимален.
При определенных условиях, если сечение недостаточно стабилизировано от кручения, или если длина пролета велика, балка может начать деформироваться в пространстве — изгибаться и скручиваться одновременно. Это явление называется крутильно-изгибной потерей устойчивости, или потерей устойчивости плоской формы изгиба.
В этом случае балка выходит из плоскости, в которой должна работать, и начинает закручиваться — как правило, в самом опасном месте: центре пролета, где момент максимален.
Подобно упругому выпучиванию, когда стержень внезапно выгибается при достижении критической нагрузки, при боковом выпучивании сжатый пояс выгибается от критической поперечной нагрузки. Это приводит к возникновению критического изгибающего момента, который способствует возникновению критического напряжения при продольном изгибе.
Наши проекты
Расчет на прочность строительной металлоконструкции
Расчет на сейсмостойкость силоса для гипса
Расчет на прочность и сейсмостойкость мостового крана
Расчет на прочность фасадных систем и корзин для кондиционеров
Расчет на прочность и сейсмостойкость теплообменника для АЭС
Расчет на прочность сильфонных компенсаторов
Расчет на прочность дымовой трубы с учетом ветрового резонанса