CC BY
29организации материально-технического обеспечения военной безопасности //Издание ФГБУ «Российская академия ракетных и артиллерийских наук», т. 7, ч. 3. - М., 2016. - С. 35-48.
2. Юдович М.Е., Пономарев А.Н. Наномодификация пластификаторов, регулирование их свойств и прочностных характеристик литых бетонов // Стройпрофиль, № 6 (60), 2007. - С. 49-51.
3. Ваучский М.Н., Дудурич Б.Б. Нанотехнологии в пластификации бетонных смесей // Мир строительства и недвижимости, № 30, 2009. - С. 38-39.
4. ТУ 5743-049-02495332- 96. Модификатор бетона марки МБ-01. Технические условия.
5. Ваучский М.Н., Иванов А.Н. Наномир: высокие технологии XXI века. Строительная газета. № 1 (10012). 1 января 2009.- С. 12.
УДК 725.181:623.1:725.8.052:624.044:531.3
Пеклов П.Н., Тищенко В.А.
Peklov P.N., Tishchenko V.A.
Исследование напряженно-деформированного состояния пластинчатых полотен защитных устройств входов в фортификационные сооружения при динамических
воздействиях
Investigation of stress-strain state of flat lines protection organization entrance fortification
building in dynamics influence
Аннотация:
В статье кратко рассмотрены конструкции полотен пластинчатых элементов защитных устройств входов фортификационных сооружений, порядок их расчета на динамическое воздействие методом конечных элементов, а так же представлены основные разрешающие уравнения метода квадратичного ускорения разработанного для численного интегрирования уравнения движения представленной конструктивно нелинейной системы.
Abstract:
The article concisely considers the construction of the plate-like cloths of the protective devices of the entrances to fortifications, procedure of their calculation for the dynamic effect by the finite element method, as well as the main solving equations for the method of quadratic acceleration developed for numerical integration of the equation of motion for the presented structurally nonlinear system.
Ключевые слова: Защитные устройства входов, динамические нагрузки, метод конечных элементов, численные методы расчета, конструктивная нелинейность.
Keywords: protective devices of the entrances, dynamic loads, finite element method, numerical calculation methods, and constructive nonlinearity.
Одной из центральных проблем при проектировании пластинчатых полотен защитных устройств входов (ЗУВ) фортификационных сооружений является определение их истинного напряженно-деформированного состояния (НДС), в связи с тем, что конструкция является системой конструктивно нелинейной с переменной структурой и изменяемой геометрией. Это требует разработки оригинального математического аппарата позволяющего решить упомянутую задачу и соответствующего программного комплекса для расчета и анализа данных.
Как известно, в качестве основных конструктивных элементов защитных устройств входов (ЗУВ) фортификационных сооружений рассматриваются: комингс (обрамление входного проема, опорная часть) и полотно (подвижная часть, перекрывающая проем).
При динамическом воздействии средств поражения значительные неравномерные перемещения комингса существенно влияют на напряженно-деформированное состояние (НДС) и прочность полотен и могут рассматриваться в качестве побочного поражающего фактора приводящего к нарушению герметичности защитного устройства, а также к заклиниванию их опорно-ходовых частей. Использование в основных конструктивных элементах ЗУВ многослойных пластинчатых конструкций снижают опасность со стороны названого поражающего фактора. Разработка пластинчатых систем в последние 15 лет показала, что по технологическим и другим свойствам они не уступают известным.
Двухслойное пластинчатое полотно (рис. 1, 2, 3) состоит из набора пластин (поз. 1) линейной или дугообразной формы с торцевыми выступами (поз. 2). В собранном виде фронтальный и тыльный слои полотна внутри кожуха (поз. 3) входят в зацепление друг с другом.
Пластинчатый комингс также состоит из линейных или дугообразных вкладышей (поз. 4), расположенных внутри опорных скоб (поз. 5) и кожуха (поз. 6).
(На рисунках не показаны прижимные, задраивающие и другие необходимые для ЗУВ устройства).
Рис. 1. Общий вид плоского плитно-балочного пластинчатого полотна: 1 - пластина; 2 - торцевой выступ;
3 - герметизирующий кожух; 4 - пластинчатый вкладыш комингса; 5 - обойма;
6 - облицовка комингса
Пластинчатые элементы комингсов расположены ортогонально к пластинам полотен. Поэтому, одна из поверхностей вкладышей, на которую опираются криволинейные стороны сводчатых полотен (рис. 2), также должна быть криволинейной, а сами вкладыши могут быть плоскими. Вкладыши купольно-сводчатых (рис. 3) полотен должны быть изогнутыми по форме опорных граней полотен.
Из приведенных рисунков очевидно, что в случае неравномерных перемещений обрамления входного проема имеется возможность "клавишного" движения полотен пластинчатых ЗУВ всех трех приведенных разновидностей. Это вызвано в основном тем, что исследуемые системы имеют неудерживающие связи, а ЗУВ пластинчатого типа ввиду этого можно отнести к системам с переменной структурой. Задача определения нестационарных реакций взаимодействия конструктивных элементов ЗУВ в самой общей постановке является "трижды" конструктивно нелинейной [1].
Первая нелинейность связана с дискретным характером реакций в местах контакта слоев полотна (фронтального и тыльного).
Вторая нелинейность обусловлена изменениями граничных условий на контуре полотна (переменность защемления торцевых выступов).
Рис. 3.
Третья нелинейность связана в основном с податливостью комингса и естественной возможностью частичных отрывов отдельных пластин полотна от пластин комингса в процессе их совместного "клавишного" движения.
Для расчета параметров НДС, исследования прочности и оценки свойств ЗУВ различных типов в случаях динамических и сейсмовзрывных нагрузок использован метод конечных элементов. При этом во временной области задача сводится к решению системы обыкновенных дифференциальных уравнений
МЪ + СЪ + KZ = ^(Г)
(1)
при начальных условиях
^(0) =
^ (0) = 2Т0
(2)
где М, С, К - матрицы масс, вязкости и жесткости системы МКЭ;
Ъ, Ъ, Ъ - искомые векторы перемещений, скоростей и ускорений;
Б(1;) - вектор внешней нагрузки.
В разработанном расчете применяются конечные элементы двух типов. К первому относятся элементы, которые не контактируют с основанием (комингсом), ко второму - те, которые с ним контактируют. Длина площадки контакта для элементов второго типа переменна и на каждом шаге по времени определяется методом итераций из условия отсутствия растягивающих напряжений по линии контакта.
Необходимость учета перечисленных особенностей поведения пластинчатых конструкций потребовала создания вычислительного комплекса, основанного на разработанном одним из авторов статьи методе квадратичного ускорения. В нем в отличие от известных шаговых методов прямого интегрирования (Ньюмарка, 9-метода Вильсона, метода Хаболта) неизвестная функция ускорения в пределах двух смежных временных шагов аппроксимируется квадратной параболой [2]
£ (г + Лг) = _5(1 5) £ _ лг) + (1 _ 52) £ (г) +
5(1 + 5) А л
ч——-—- г (г + Лг),
где 5 - параметр, 0 < 5 < 1. Разрешающее уравнение метода квадратичного ускорения имеет следующий вид
(3)
'м + Cil+^Д t + Kil+^Д t2 I Z(t + A t) = F(t + A t)-
v
2
4
l- 4"
2
A t (2C + KA t) Z (t) - (C + KA t) Z (t) - KZ(t) +
+ k (l +4S)S A t2 Z(t - A t) + C (l-SS A t Z (t-A t).
(4)
На рис. 4-6 приведены копии графических экранов программного комплекса "STENKA", реализующего предложенный подход. Этот комплекс предназначен для исследования процессов линейного деформирования пластинчатых систем, выполненных из изотропного материала при статическом или динамическом воздействии. В программном комплексе разработан алгоритм автоматической генерации разновидностей треугольной сетки конечных элементов для связанных областей прямоугольного очертания. Исходными данными для этого являются только габариты области и число её разбиений по направлению осей координат. Дальнейшая корректировка конфигурации конечно-элементной области производится также в графическом режиме путем изменения координат соответствующих узлов или перетаскиванием нужного узла в новое место на схеме. Автоматически после этого производится пересчёт всех необходимых матриц. Ввод исходных данных по нагрузке, граничным условиям производится с помощью стандартных для среды Windows элементов управления (Check Box, Option Button, HScroll Bar и др.). По результатам расчета НДС на жестком диске формируются массив данных, который доступен для импорта, например, в пакет математического моделирования MatLab [3], что может потребоваться при более детальной визуализации и анализа.
Рис. 4. Интерфейс программного комплекса "БТЕККА".
В результате применения представленного подхода и анализа полученных расчетных данных
для ЗУВ различных пролетов и толщин следует ряд общих выводов:
- в пролетной части пластин их напряженно-деформированное состояние в пределах упругости имеет балочный (арочный) характер;
- наиболее рациональные отношения толщин фронтального и тыльного слоев двухслойного пластинчатого полотна минимальной массы лежат в диапазоне 2...1;
- уточнение расчетных моделей ЗУВ пластинчатого типа (учет податливости комингса) приводит к уменьшению максимальных значений нормальных напряжений в полотнах до 20%.
Рис. 6. Деформированный вид пластинчатого элемента ЗУВ.
Список литературы:
1. Маругин В.М., Пеклов П.Н. О взаимодействии основных конструктивных элементов защитных устройств входов в сейсмостойких сооружениях. Сейсмостойкое строительство, 1998, № 2. С. 17-19.
2. Пеклов П.Н. Исследование колебаний ЗУВ фортификационных сооружений пластинчатого типа при импульсных нагрузках. Модифицированный метод Ньюмарка. В сборнике межвуз. Семинара "Расчет спец. сооружений по предельным состояниям". Л.: СПбВВИСУ, 1994. -С.41-42.
3. Дьяконов В.П. . Matlab 17(а) + Simulink 15/6. Работа с изображениями и видеопотоками. М.: СОЛОН-Пресс, 2017. - 400с.
Военная педагогика
УДК 355.232.6:378.147.88:004.92
Тарасова Т.Е., Тарасов А.В.
Tarasova T.E., Tarasov A.V.
Разработка и применение информационной графики в обучении военнослужащих Design and using of information graphics in the training of military specialists studying
Аннотация:
В статье рассматривается новая педагогическая технология в военных вузах, направленная на усиление мотивации изучения и применения на практике курсантами военных вузов различных информационных технологий. Разработка и использование информационной графики в подготовке военных специалистов в ходе обучения их в высшем учебном заведении Министерства обороны. Приводится краткий обзор графических редакторов для создания объектов инфографики.
Abstract:
The article discusses the new educational technology in military academies, aimed at strengthening motivation of study and application of various information technologies in practice by the cadets of military educational establishments. It also touches upon the problems of design and use of information graphics in the course of military specialists studying in the Ministry of Defence Academy. Summary of graphic editors for creating infographic objects is given in the article.
Ключевые слова:
Инфографика, информационные технологии, визуализация данных, обучение военнослужащих
Keywords:
Infographics, information technologies, data visualization, military training
В последнее время в обиходе стал активно использоваться термин «инфографика», хотя, как таковые объекты информационной графики существовали практически всегда. Областью их
