Виды и классификация методов моделирования

Федеральное агенство по образованию

Ухтинский государственный технический университет

Кафедра «Промышленного гражданского строительства»

Контрольная работа

по дисциплине: «Обследование и испытание сооружений».

студента __6_курса специальности ПГС

шифр___061756_____

_________ Костылевой Г. В._______________________ Ф.И.О. студента

_________Гаряева Г.Н.____________________________проверил

УХТА – 2010 г.

Общие понятия моделирования конструкций.

Виды и классификация методов моделирования.

Моделирование является одним из основных видов испытаний конструкций, проводимых с исследовательской целью. Несмотря на то, что наиболее полную информацию о работе конструкций можно получить в процессе натурных испытаний, их проведение во многих случаях сопряжено с большими материальными затратами и непреодолимыми трудностями методического характера. К таким трудностям относится достижение в натурных условиях требуемой точности измерений или исключение влияющих факторов, т.е. обеспечение проведения контролируемого эксперимента. При моделировании можно выделить лишь основные факторы, изучение которых является целью данного эксперимента, и при построении модели предусмотреть варьирование этих факторов на заданных уровнях. Кроме того, в лабораторных условиях намного проще обеспечить требуемую точность измерений всех изучаемых параметров.

Следует отметить, что испытание в лаборатории конструкций, например, фермы пролетом 24 м или плиты перекрытия 3х12 м, также относится к моделированию в масштабе 1:1, поскольку в этом случае и нагружение и опирание конструкций моделируются. Вместе с тем, испытания моделей во многом дополняют натурные испытания. Так, изучение воздействий на сооружения кранов, технологического оборудования, ветра и т.д. может быть выполнено только в реальных условиях. Но тщательное изучение распределения воздействия между элементами сооружения успешно изучается на моделях, например, при продувке высотных конструкций в аэродинамической трубе или при генерировании морского волнения в лотках.

Моделирование включает следующие операции: построение модели, изучение свойств этой модели при заданных условиях или воздействиях и перенос полученных сведений на моделируемый объект. Моделирование рассматривает только подобные явления и базируется на теории подобия. Параметры, характеризующие подобные явления, связаны между собой определенными преобразованиями, позволяющими от эффектов, изучаемых на модели, перейти к исследуемым явлениям в натуре. В практике моделирования широко используется математическое и физическое подобие.

Математическое подобие может существовать между явлениями разной физической природы, но описываемыми тождественными уравнениями. например, уравнение Лапласа описывает распределение суммы главных напряжений в плоской задаче теории упругости; этим же уравнением определяется электрический потенциал в каждой точке плоского проводника, к которому подведен ток. Таким образом, измерение физической величины – электрического потенциала – позволяет исследовать распределение механических напряжений. На этом принципе основаны модели-аналоги, представляющие собой электрические цепи замещения, сеточные интеграторы, а также аналоговые машины непрерывного действия.

Физическое подобие требует полного или частичного воспроизведения физических процессов, протекающих в натурном объекте. При этом и натура и модель являются одинаковыми по физической природе: соответственные величины модели и натуры отличаются лишь количественно, но не качественно.

Физическое подобие является основой механического моделирования. С использованием принципов механического моделирования решаются две основные задачи: замена расчета внутренних усилий в элементах конструкций определением напряженно-деформированного состояния идеализированных моделей и моделирование действительной работы конструкций в неупругой и придельной стадии нагружения.

Поскольку моделирование базируется на теории подобия, рассмотрим принципы получения условий подобия.