Радуль О. А. Несуча здатність та оптимальне проектування стержневих конструкцій з урахуванням загальної та локальної корозії

Об'єкт дослідження - проблема забезпечення надійності і зниження матеріаломісткості стержневих конструкцій, що експлуатуються в умовах впливу високо- та сильноагресивних середовищ, при забезпеченні заданої довговічності. Метою роботи є створення єдиного підходу до розв'язання задач визначення несучої здатності та оптимального проектування кородуючих стержневих конструкцій з урахуванням локальної корозії в місцях з'єднання елементів. Для вирішення задачі були застосовані математичні методи аналізу процесів з використанням сучасних комп'ютерних технологій. Напружено-деформований стан конструкцій було проаналізовано за допомогою методу скінченних елементів. Для розв'язання задач оптимізації використано методи ковзного допуску і випадкового пошуку. В дослідженні було запропоновано нову постановку задач оптимізації, яка об’єднує в собі дві розрахункові схеми: стержневої конструкції в цілому та плосконапруженої пластини в місцях з’єднання стержнів. Запропоновано та обґрунтовано новий напіваналітичний алгоритм розв’язання систем диференціальних рівнянь, що моделюють корозійний процес. Розроблено модифікований трикутний скінченний елемент змінної товщини для моделювання корозійного процесу. Було побудовано та обґрунтовано новий алгоритм розв’язання задач нелінійного математичного програмування, що базується на спільному використанні методів ковзного допуску та випадкового пошуку для задач неперервної та дискретної оптимізації. З використанням модифікованих моделей накопичення геометричних пошкоджень, що враховують випадкові складові процесу корозії, вперше було розв’язано задачі визначення довговічності та оптимального проектування стержневих конструкцій у імовірнісній постановці. За допомогою розробленого програмного забезпечення були розв’язані нові задачі оптимального проектування стержневих конструкцій з урахуванням локальної корозії в місцях їх з’єднань. Проведено аналіз чисельних результатів та встановлено, що оптимізація тільки геометричних розмірів перерізів стержнів не дозволяє забезпечити заданий ресурс конструкції в цілому, так як її руйнування може відбутися внаслідок розриву зв’язків між стержнями, що викликане локальною корозією. Методику розрахунку несучої здатності, довговічності та оптимального проектування кородуючих конструкцій впроваджено до навчального процесу, а також використано при розробці проекту реконструкції залізничної естакади ВАТ "Дніпрополімермаш". Розроблене програмне забезпечення може бути використане у науково-дослідних організаціях при дослідженні та проектуванні кородуючих стержневих конструкцій.