Моделирование напряженно-деформированного состояния арочной конструкции для освещения автодороги в условиях гидротехнического сооружения

Зеньков Е.В.

Иркутский национальный исследовательский технический университет; Иркутский государственный университет путей сообщения, Иркутск

Ключевые слова: арочная конструкция, моделирование, напряженно-деформированное состояние, прочность, жесткость, метод конечных элементов, нормативные нагрузки.

Аннотация. В статье представлен численный расчет и анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) металлической конструкции арки на основе использования метода конечных элементов с применением пре- постпроцессора Femap with NXNastran. Необходимость проведения указанного расчета вызвана уникальностью предложенной конструкции арки для освещения автодороги правобережной плотины Братской ГЭС в условиях гидротехнического сооружения. Установлено, что использование стандартных способов освещения является невозможным по разным причинам. Техническое решение, предложенное студентами, потребовало расчетного обоснования его надежности в процессе эксплуатации. В работе выполнен конечно-элементный анализ деформирования арки под воздействием нормативных нагрузок согласно своду правил СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия», необходимых для обеспечения безопасной эксплуатации арки в ветровом районе Братской ГЭС. Конструктивно арка выполнена из профильной трубы, имеет габаритные размеры 6 метров в высоту и 8 метров в ширину. При моделировании поведения арки использованы граничные условия закрепления и нагружения, приближенные к реальным условиям ее эксплуатации. Результаты анализа конечно-элементного моделирования показали прочностную надёжность предложенной конструкции арки.

Simulation of the stress-strain state of arch structure for highway lighting under the conditions of hydro-engineering structures

Zenkov E.V.

Irkutsk National Research Technical University; Irkutsk State Transport University, Irkutsk

Keywords: arched structure, modeling, stress-strain state, strength, rigidity, finite element method, standard loads.

Abstract. The article presents a numerical calculation and analysis of the stress-strain state (SSS) of a metal arch structure based on the use of the finite element method using the Femap with NXNastran pre-postprocessor. The need for this calculation is due to the uniqueness of the proposed design of the arch for lighting the highway of the right-bank dam of the Bratsk HPP in the conditions of a hydraulic structure. It has been established that the use of standard lighting methods is impossible for various reasons. The technical solution proposed by the students required a calculation substantiation of its reliability during operation. In this work, a finite element analysis of the deformation of the arch under the influence of standard loads was performed in accordance with the set of rules SP 20.13330.2016 "Loads and impacts" necessary to ensure the safe operation of the arch in the wind region of the Bratsk HPP. Structurally, the arch is made of a profile pipe, has overall dimensions of 6 meters in height and 8 meters in width. When modeling the behavior of the arch, the boundary conditions of fastening and loading were used, which are close to the real conditions of its operation. The results of the finite element modeling analysis showed the strength reliability of the proposed arch design.