№74-23
Напружено-деформований стан композитної багатошарової ванти з урахуванням розривів елементів армування та нелінійного розподілу механічних властивостей
І.В. Бельмас1, Д.Л. Колосов2, О.І. Білоус1, Г.І. Танцура1, С.В. Онищенко2
1 Дніпровський державний технічний університет, Кам’янське, Україна
2 Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2023, 74:264-273
https://doi.org/10.33271/crpnmu/74.264
Full text (PDF)
АНОТАЦІЯ
Мета. Формулювання алгоритму урахування впливурозривів неперервності волоконних елементів армуванняванти на її міцність.
Методика. Побудова та аналітичне розв’язання математичноїмоделі взаємодії паралельних волоконнихелементів армування, з’єднаних еластичними матеріалом, у разі порушення неперервності окремих елементів армування.
Результати. Розроблено алгоритм розрахунку на статичну міцність багатошарової ванти з розривами елементів армування в одному перерізі. Встановлено, що розрив неперервності довільного елемента армування ванти призводить до суттєвої зміни внутрішніх навантажень лише суміжних елементів армування з ушкодженим та практично не залежить від нелінійного характеру деформування складових ванти. Більші навантаження елементів армування мають місце у разі розриву кутового елемента армування, а найменші – у разі розриву центрального.Встановлено, що кількість рядів укладання елементів армування у ванті та місце розташування ушкодженого елемента армування несуттєво впливає на переміщення його кінця та не впливає на розподіл навантажень поміж елементами армування в перерізі ушкодження. Переміщення залежать від змінного по довжині ванти відношення модулів пружності на зсув еластичного матеріалу та елементів армування на розтяг. Встановлено, що місце розташування елемента армування з розривом неперевності несуттєво впливає на характер відносного зростання деформацій ванти у разі прояву нелінійного характеру деформування еластичної оболонки. Нелінійність деформування складових ванти не впливає на перерозподіл сил у ванті з ушкодженими елементами армування.Максимальні відносні переміщення елементів армування та зумовлені ними максимальні кути зсуву матеріалу, розташованого поміж елементами армування, менші за значення прийнятого коефіцієнта нелінійності. Характери переміщень елементів армування якісно близькі.
Наукова новизна. Розроблено аналітичний алгоритм розрахунку напружено-деформованого стану багатошарової ванти з урахуванням її конструкції, нелінійно розподілених вздовж ванти механічних властивостей її складових з ушкодженнями довільної групи елементів армування в одному перерізі.
Практична значущість. Розроблений алгоритм дозволяє урахувати нелінійний характер деформування складових ванти на її напружений стан у разі розривів довільної кількості довільно розташованих у ванті елементів армування з розривом неперервності в одному перерізі. Алгоритм може бути застосований для визначення напружено-деформованого стану вантового каната з ушкодженнями в його перерізі, безмежно віддаленому від кінців каната. Алгоритм дозволяє урахувати вплив розривів елементів армування на міцність ванти, чим підвищити її надійність в споруді.
Ключові слова: багатошарова композитна ванта, напружено-деформований стан, розрив армування ванти, нелінійність характеру деформування, нелінійність розподілу властивостей.
Перелік посилань
1. Балабух, Я.А. (2010). Ефективність сталезалізобетонних автодорожніх мостів. Дороги і мости, 12, 16–23.
2. Боднар, Л.П., Коваль, П.М., Степанов, С.М., & Панібратець, Л.Г. (2019). Експлуатаційний стан мостів України. Автошляховик України, 2, 57–67.
https://doi.org/10.33868/0365-8392-2019-2-258-57-68
3. Ropai, V.A. (2016). Shakhtnie uravnoveshivayushchie kanati: monografiya. Natsionalnii gornii universitet.
4. Belmas, I., & Kolosov, D. (2011). The stress-strain state of the stepped rubber-rope cable in bobbin of winding. Technical and Geoinformational Systems in Mining, 211–214.
https://doi.org/10.1201/b11586-35
5. Cho, J. R., Yoon, Y. H., Seo, C. W., & Kim, Y. G. (2015). Fatigue life assessment of fabric braided composite rubber hose in complicated large deformation cyclic motion. Finite Elements in Analysis and Design, 100, 65–76.
https://doi.org/10.1016/j.finel.2015.03.002
6. Kwak, S.-B., & Choi, N.-S. (2009). Micro-damage formation of a rubber hose assembly for automotive hydraulic brakes under a durability test. Engineering Failure Analysis, 16(4), 1262–1269.
https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2008.08.009
7. Ларін О.О. (2016). Прогнозування надійності гумо-кордних високонапірних муфт трубопроводів. Вісник Хмельницького національного університету, 4 (239), 40-46.
8. Belmas, I., Kolosov, D., Bilous, O., & Onyshchenko, S. (2018). Stress-strain state of а conveyor belt with cables of different rigidity and their breakages. Fundamental and applied researches in practice of leading scientific schools, 26(2), 231–238.
9. Танцура, Г.І. (2010). Гнучкі тягові органи. Стикові з’єднання конвеєрних стрічок. ДДТУ.
10. Бельмас, І., Білоус, О., Танцура, Г., Сай, О., & Гупало, Ю. (2022). Вплив пориву елемента армування на напружений стан гумотросового вантового канату. Комп’ютерно-інтегровані технології: освіта, наука, виробництво, (48), 42–52.
https://doi.org/10.36910/6775-2524-0560-2022-48-07
11. Бельмас, І.В., Колосов, Д.Л., Онищенко, С.В., Білоус, О.І., Танцура, Г.І., & Черниш, П.В. (2022). Напружено-деформований стан композитного каната з урахуванням впливу нелінійності його деформування та розриву елементу армування. Збірник наукових праць Національного гірничого університету, 70, 99–106.
https://doi.org/10.33271/crpnmu/70.099
