Порівняння методів розрахунку на міцність алюмінієвих конструкцій за допустимими напруженнями, за граничним станом та методом кінцевих елементів

Abstract

Класична теорія балки налічує 2 методи розрахунку на міцність: за допустимими напруженнями та за граничним станом. За першою вказаною моделлю, проєктування здійснюється таким чином, щоб напруження у жодній з точок матеріалу не досягали межі плинності (для пластичних матеріалів). Своєю чергою, конструкція, спроєктована за граничним станом, при досягненні розрахункової сили перестає сприймати зовнішнє навантаження. Для ідеально-пластичної моделі цей стан настає при досягненні у всьому перерізі деталі межі плинності. Тому, конструкція спроєктована за граничним станом більш повно реалізує свій потенціал міцності, а, отже, є легшою і дешевшою. На сьогодні, проєктування конструкцій з алюмінієвих сплавів поза пружними деформаціями не регламентується у більшості стандартів проєктування, за виключенням рекомендацій європейських установ щодо непружного аналізу. Але зростання частки використання алюмінієвих конструкцій у промисловості та, особливо, в авіації формує потребу у визначенні різниці між цими методами, що стане оцінкою перспективності розвитку підходів до проєктування поза пружними деформаціями. У цьому дослідженні, вирахувано несівну силу для конструкції за цими обома методами, а також додано розрахунок за МСЕ. Проведено експериментальний дослід та порівняно результати розрахунку із дійсною поведінкою конструкції.