Зіставлення результатів експериментальних та числових досліджень механічного з’єднання арматурних стрижнів обтискною муфтою

Abstract

За допомогою числового та експериментального методів розглянуто проблему механічного з’єднання пружних арматурних стрижнів обтискною муфтою. Поставлено відповідну тривимірну контактну задачу теорії пружності. Між арматурою та муфтою вибирались умови ідеального механічного контакту. Осесиметричність прикладеного навантаження та зроблені припущення щодо виступів арматури дозволили розв’язувати поставлену задачу в осесиметричній постановці. Для її числового розв’язування використовувався варіаційно-різницевий метод, який був адаптований до незв’язних областей та областей з криволінійною межею. Для розв’язування отриманих після дискретизації систем лінійних алгебраїчних рівнянь використовувався комбінований ітераційний процес, який містив ґрадієнтний метод і метод з чебишевським набором ітераційних параметрів. Розроблений пакет програмних продуктів дозволяє враховувати різні крайові умови, параметри області та характеристики матеріалів. Використовуючи наведений вище числовий метод, а також експериментальний метод фотопружності, було отримано діаграми різниць головних напружень. Зіставлення цих результатів показало їхнє якісне співпадіння, що підтвердило вірогідність числової реалізації.

The prefabricated and ferroconcrete elements require the reinforcement by long armature bars. Since the length of armature bars produced on the native metallurgical plants does not exceed 12m, the problem of firm connection of such armature bars often arises. The mechanical connection of armature bars by a pressing socket is one of the effective method of armature connection. This method is simple, inexpensive and technological, however its possibilities are not completely used because of insufficient learning. Therefore, in this paper the problem of mechanical connection of armature bars by a pressing socket is considered. A contact 3D problem of the theory of elasticity is formulated. Conditions of ideal mechanical contact between armature bars and socket are used. Axe-symmetry of applied load and making assumption about lug of the armature bars permit to solve the problem in axe-symmetrical formulation. Effective numerical methods for solving 2D (axe-symmetrical) problems related to the theories of elasticity and plasticity have been worked out. The variation-difference method of building finite difference schemes is extended to domains with curvilinear boundaries and disconnected domains. For solving the resultant systems of linear equations, it is proposed that combined iterative methods (gradient and cyclic Chebyshev’s) should be used. The elaborated software ensures solving these and other problems with different boundary conditions, medium and domain parameters. On the strength of variation-difference method the diagram of difference of the main stresses is obtained. Using experimental photoelasticity method, the diagram of difference of the main stresses is also obtained. The comparison of these diagrams shows their qualitative similarity which confirms reliability of the numerical realization.