Исследование деформации ферм

Автор: Никита Павлович Дорофеев

Соавторы: Наумова Наталья Владимировна

Организация: Санкт-Петербургский государственный университет, город Санкт-Петербург

Ферма- стержневая система в строительной механике, остающаяся геометрически неизменяемой после замены ее жестких узлов шарнирными, предназначенная для реконструкции зданий и сооружений различного назначения. Также ферменные конструкции – это одна из инновационных технологий, используемая для негерметичного хранения грузов, установки солнечных батарей и радиаторов на Международной космической станции. В данной работе проводился расчет ферм, выполненных из 3различных материалов: стали, титана и алюминия, аналитическими и численными методами, с последующим сравнением полученных результатов.

Особое внимание уделялось расчету усилий в стержнях фермы и максимальных деформаций элементов, составляющих ферму. Предполагалось, что нагрузка прикладывается только в узлах, а в элементах фермы возникают только усилия растяжения-сжатия.

Для определения усилий в стержнях был использован метод вырезания узлов. Численные расчеты проводились в программном комплексе ANSYS. Сравнение значений усилий и деформаций, полученных аналитическими и численными методами, показывают достаточно хорошее совпадение результатов. Относительная погрешность не превышает 2%. Выяснилось, что наименее деформируемым материалом является сталь, а наиболее подвержен деформации, из представленных  материалов - алюминий. Максимальная деформация стержня, изготовленного из алюминия, более чем в 2.5 раза превышает данную величину для стального стержня.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ-19-01-00208.

1.Наумова Н.В. Вычисление частот колебаний стержней с разными граничными условиями, Вестник СПбГУ, Сер. 1, Вып. 1, 1998, С.78-81

     2.Наумова Н.В., Иванов Д.Н. Исследование статических деформаций, колебаний и устойчивости конструкций в пакете ANSYS; учебное пособие. СПб, Издательство СПбГУ. 2007. 65 с.