Дослідження напружено-деформованого стану та власних частот і форм коливань мостових конструкцій

Abstract

Розглянуто процес створення моделі прототипу арочного залізничного моста і розрахунок його власних частот і форм коливань і напружено-деформований стан на всіх етапах проектування. Для моделювання геометрії використовується програмний комплекс Аutodesk Іnventor, а для розрахунку скінченно-елементної моделі - Autodesk Nastran In-CAD та Autodesk Simulation Mechanical. На основі геометричних даних створено балкову модель моста для двох залізничних колій. За допомогою аналізу напружено-деформованого стану підібрано профілі для певних груп елементів конструкції в умовах рівного запасу міцності. Використовуючи параметри балкової моделі, побудовано поверхневу модель для більш точного аналізу напружено-деформованого стану, особливо в місцях з'єднань декількох профілів. Розрахунок власних частот і форм коливань здійснюється на кожному етапі модернізації (вдосконалення) геометричних параметрів моста для перевірки цілісності скінченно-елементної моделі. На завершення наведені власні частоти конструкції будуть використані при подальшому проектуванні залізничного полотна.The process of creating a prototype model of an arched railway bridge and calculation of its natural frequencies and vibration modes and the stress-strain state at all design stages are considered. Autodesk Іnventor is used for geometry modeling, and Autodesk Nastran In-CAD and Autodesk Simulation Mechanical are used to calculate the finite element model. Based on the geometric data, a beam bridge model for two railway tracks was created. Using analysis of the stress-strain state, profiles were selected for certain groups of structure elements under conditions of equal stress margin. Using the parameters of the beam model, a surface model was constructed for a more accurate analysis of the stress-strain state, especially at the joints of several profiles. The calculation of natural frequencies and waveforms is performed at each stage of modernization (improvement) of the bridge's geometric parameters to verify the integrity of the finite element model. In conclusion, given natural frequencies of the structure will be used in the further design of the railway tracks.