Издаётся с сентября 1923 года
DOI: 10.33622/0869-7019
Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science


  • К 100-ЛЕТИЮ МИСИ-МГСУ
  • Нелокальные модели демпфирования в динамических расчетах конструкций из композитных материалов
  • УДК 51-74 DOI: 10.33622/0869-7019.2021.09.66-70
    Владимир Николаевич СИДОРОВ1,2, доктор технических наук, e-mail: sidorov.vladimir@gmail.com
    Елена Сергеевна БАДЬИНА1,2,3, кандидат технических наук, e-mail: shepitko-es@mail.ru
    1 ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» (НИУ МГСУ), 129337 Москва, Ярославское ш., 26
    2 ФГАОУ ВО «Российский университет транспорта», 127994 Москва, ул. Образцова, 9, стр. 9
    3 Институт прикладной механики Российской академии наук, 125040 Москва, Ленинградский просп., 7
    Аннотация. Статья посвящена исследованию и разработке нелокальных математических моделей демпфирующих свойств строительных конструкций, изготавливаемых из структурно сложных материалов (композитные и наноматериалы), для применения их в расчетах на действие динамических нагрузок. Классические модели демпфирования вполне удовлетворительно моделируют диссипативные свойства конструкций из традиционных строительных материалов (бетон, сталь). Однако результаты экспериментальных проверок показывают их существенное расхождение с результатами динамических расчетов конструкций из структурно сложных материалов. Один из прогрессивных современных подходов к адекватному моделированию диссипативных проявлений строительных конструкций из структурно сложных материалов при их сопротивлении динамическим воздействиям - аппарат дробного дифференцирования. Представлен альтернативный подход, основанный на положениях нелокальной механики. Разработанные нелокальные модели являются управляемыми, их калибровка осуществляется по результатам эксперимента с применением метода наименьших квадратов. При этом рассматриваются как аналитические модели, так и численные, органично включенные в алгоритмы расчета строительных конструкций, испытывающих нестационарные динамические воздействия, методом конечных элементов. Построение нелокальных моделей, а также обоснование их работоспособности и точности показаны на примерах динамических расчетов балок из термореактивного стеклопластика.
    Ключевые слова: конструкции из композитных материалов, численное моделирование, демпфирование, нелокальная модель, метод конечных элементов.
  • ЛИТЕРАТУРА
    1. Работнов Ю. Н. Элементы наследственной механики твердого тела. М. : Наука, 1977. 384 с.
    2. Потапов В. Д. Устойчивость стержней при стохастическом нагружении с учетом нелокального демпфирования // Проблемы машиностроения и теории надежности. 2012. № 4. С. 25-31.
    3. Rossikhin Yu. A., Shitikova M. V. Application of fractional calculus for dynamic problems of solid mechanics [Применение дробного исчисления в динамических задачах механики деформируемого твердого тела]. Novel Trends and Recent Results Applied Mechanics Reviews, 2010, vol. 63, pp. 010801: 1-52.
    4. Di Paola M., Failla G., Pirrotta A., Sofi A., Zingales M. The mechanically based non-local elasticity: an overview of main results and future challenges [Нелокальная упругость в механике: обзор основных результатов и будущих задач]. Phil Trans R Soc A, 2013, 371:20120433. DOI: 10.1098/rsta.2012.0433.
    5. Rahimi Z., Rezazadeh G., Sumelka W. A non-local fractional stress-strain gradient theory [Дробное исчисление в нелокальной градиентной теории упругости]. International Journal of Mechanics and Materials in Design, 2020, no. 16(2), pp. 265-278. DOI: 10.1007/s10999-019-09469-7.
    6. Fyodorov V. S., Sidorov V. N., Shepitko E. S. Nonlocal damping consideration for the computer modelling of linear and nonlinear systems vibrations under the stochastic loads [Учет нелокального демпфирования при компьютерном моделировании колебаний линейных и нелинейных систем под действием стохастических нагрузок]. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2018, vol. 456, pp. 012040. DOI: 10.1088/1757-899X/456/1/012040.
    7. Сидоров В. Н., Бадьина Е. С. Метод конечных элементов в задачах устойчивости и колебаний стержневых конструкций. М. : АСВ, 2021. 172 с.
    8. Бате К. Ю., Вилсон Э. Л. Численные методы анализа и метод конечных элементов. М. : Стройиздат, 1982. 448 c.
    9. Shepitko E. S., Sidorov V. N. Defining of nonlocal damping model parameters based on composite beam dynamic behavior numerical simulation results [Определение параметров модели нелокального демпфирования на основе результатов численного моделирования динамического поведения композитной балки]. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2019, vol. 675, pp. 012056.
  • Для цитирования: Сидоров В. Н., Бадьина Е. С. Нелокальные модели демпфирования в динамических расчетах конструкций из композитных материалов // Промышленное и гражданское строительство. 2021. № 9. С. 66-70. DOI: 10.33622/0869-7019.2021.09.66-70.

НАЗАД