Formation of input information arrays for computer simulation of welded trusses behavior under thermal force effects

Abstract

Використання методики комп’ютерного моделювання для виявлення поведінки зварних ферм при комплексній дії на них навантажень і температури, зазвичай, дає результати з недостатнім ступенем достовірності. Визначальною причиною цього є широкий розкид параметрів міцності конструкційних матеріалів, вказаний у державних стандартах. За результатами досліджень інших авторів виявлено неоднозначний вплив температури на характер зміни показників міцності матеріалів при їх нагріванні. Запропоновано методичний підхід для виявлення поведінки зварних ферм за умов термосилових впливів з високою достовірністю результатів при використанні комп’ютерного моделюючого експерименту. З поставленої партії вальцьованого кутника 25х25х4 виготовлено серію зразків. За стандартизованими методиками на сертифікованому електрогідравлічному випробувальному комплексі СТМ-100 виконано натурні дослідження механічних характеристик сталі ВСт3пс як для умов кімнатних температур, так і в діапазоні технологічних і пожежних температур. Виконано статистичне опрацювання отриманих результатів і сформовано вхідний інформаційний масив границі міцності й границі текучості сталі ВСт3пс у діапазоні температур від +20 до +450ОС. Побудовано графічні залежності зміни границі міцності й границі текучості сталі ВСт3пс у цьому температурному діапазоні як в абсолютних, так і у відносних координатах. Виявлено, що результати досліджень підпорядковуються нормальному закону розподілу. Розсіювання значень для межі міцності становить 2,1%, а для межі текучості 2,6%, що значно менше, ніж за інформацією ДСТУ та сертифікатів якості матеріалу. Запропоновано використання отриманих результатів для визначення параметрів граничного стану зварних ферм як на етапі їх проектування, так і впродовж експлуатації. Сформована інформаційна база може бути використана для дослідження несучої здатності інших конструкцій, які сприймають одночасно навантаження і температурний вплив.

A methodological approach is proposed for detecting the behavior of welded structures under thermomechanical influences with high reliability of results using computer modeling experiments. A series of samples were produced from a batch of rolled angle bars with dimensions of 25x25x4. By applying standardized methods on the certified electro-hydraulic testing complex STM-100, experimental investigations of the mechanical characteristics of VSt3ps steel were conducted both at room temperature and within the range of technological and fire temperatures. The obtained results were subjected to statistical analysis, and an input data array for the ultimate strength and yield strength of VSt3ps steel was formed within the temperature range from +20 to +450°C. It was found that the research results follow a normal distribution law. The scattering of values for the ultimate strength is 2.1%, and for the yield strength is 2.6%, which is significantly lower than the information provided by Ukrainian National Standard and quality certificates of the material.