Введение
1. Обзор работ, посвященных структурным конструкциям и оптимальному проектированию конструкций . 8
1.1 Общая характеристика структурных конструкций 8
1.2 Опыт применения металлических пространственных конструкций типа структур 10
1.3 Достоинства и недостатки металлических структур 19
1.4 Способы повышения эффективности металлических структур 21
1.5 Краткий обзор развития теории оптимального проектирования стержневых конструкций 23
1.6 Классификация задач параметрической оптимизации 32
1.7 Задачи синтеза конструкций 34
1.8 Оптимизация пространственных решётчатых металлических конструкций регулярной структуры 35
1.9 Цели и задачи исследования. Схема получения оптимального решения 38
2. Оптимальное проектирование структурных конструкций и несущих металлических каркасов, включающих структурные блоки покрытия 41
2.1 Постановка задачи оптимального проектирования структурных конструкций, обладающих плоским или криволинейным очертанием поясов. 41
2.1.1 Описание расчетной модели 43
2.1.2 Выбор критерия качества, создание математической модели и описание системы ограничений 45
2.1.3 Оптимизационный подбор сечений элементов стержневых конструкций 70
2.2 Декомпозиция задачи оптимального проектирования структурных конструкций, обладающих плоским или криволинейным очертанием поясов 74
2.2.1 Постановка задачи поиска оптимальной геометрической формы структурных конструкций 77
2.2.2 Постановка задачи поиска оптимального распределения материала в структурной конструкции с заданной геометрией 78
2.2.3 Свойства выделенных подзадач и определение методов их решения 83
2.3 Поиск оптимальных геометрических параметров структурной металлической плиты, собираемой из крупноразмерных отправочных марок 86
2.3.1 Постановка задачи 87
2.3.2 Математическая модель поиска оптимальных геометрических параметров структурной плиты, собираемой из крупноразмерных элементов 91
2.3.3 Алгоритм определения оптимальных параметров структурной металлической плиты, собираемой из крупноразмерных элементов 94
2.4 Оптимальное проектирование стального каркаса, состоящего из опор, вертикальных связей между ними и покрытия в виде двухскатной структурной конструкции 96
2.4.1 Постановка задачи 97
2.4.2 Алгоритм решения задачи 99
2.4.3 Определение наивыгоднейшего положения внутренних опор в несущем каркасе здания с покрытием в виде двухскатной структурной пространственной конструкции 100
2.4.4 Математическая модель поиска оптимального распределения материала в несущем каркасе с покрытием в виде двухскатной структурной конструкции 102
3. Разработка математического аппарата оптимизации металлических структур. Создание подсистем автоматизированного проектирования стержневых металлических конструкций 104
3.1 Актуальность создания подсистем автоматизированного проектирования стержневых металлических конструкций 104
3.2 Оптимизация и проектирование конструкций с использованием подсистемы САПР ЛИРА-ПСМК 105
3.3 Оптимизационный подбор сечений прокатных профилей по требованиям прочности-устойчивости с использованием программы «Прокат» 107
3.4 Оптимизация металлических структурных конструкций с использованием программного комплекса ПОФСК-Мираж-ПСМК 112
3.5 Структура расчетного комплекса ПОФСК-Мираж-ПСМК 114
3.6 Организация вычислительных процедур в расчетном комплексе ПОФСК-
Мираж-ПСМК 117
3.6.1 Описание координат узлов структурной конструкции 117
3.6.2 Определение массы структурной конструкции 119
3.6.3 Определение геометрической длины элементов структурной конструкции 120
3.6.4 Алгоритм приведения нагрузки от собственного веса структурной конструкции к узловой 120
3.6.5 Приведение нагрузки, заданной распределённой по площади величиной, к узловой 120
3.7 Интерфейс пользователя программы ПОФСК 128
4. Поиск новых геометрических форм структурных конструкций и анализ их напряженно-деформированного состояния с применением расчетного комплекса ПОФСК-Мираж-ПСМК 134
4.1 Оптимальное проектирование пространственного каркаса здания с покрытием в виде двухскатной структурной конструкции 134
4.1.1 Определение наивыгоднейшего положения внутренних опор 136
4.1.2 Определение оптимального распределения материала в несущем каркасе.. 139
4.1.3 Выводы по проведенной работе 147
4.2 Определение оптимальных размеров поясных ячеек и высоты на опоре для структурной металлической плиты, собираемой из крупноразмерных отправочных марок 147 4.2.1. Решение задачи 147
4.2.2 Достоверность результатов 154
4.2.3 Оценка эффективности полученного решения.. 154
4.2.4 Выводы по поведенной работе 159
4.3 Поиск оптимальной геометрической формы структурной конструкции 159
4.3.1. Постановка задачи 160
4.3.2. Принцип формообразования структурных конструкций 160
4.3.3. Решение задачи 161
4.3.4. Выводы по проведенной работе 165
4.4 Определение оптимальных геометрических параметров структурной конструкции покрытия типа двухсетчатой оболочки 166
4.4.1. Описание конструкции 166
4.4.2. Постановка задачи 168
4.4.3. Описание расчетной модели конструкции 169
4.4.4. Математический аппарат решения задачи 172
4.4.5. Алгоритм решения задачи 172
4.4.6. Исследование изменения массы структурной конструкции при вариации высоты на опоре 173
4.4.7. Исследование изменения массы структурной конструкции при вариации стрелы подъема верхней поясной сетки 175
4.4.8. Выводы по проведенной работе 178
5 4.5. Экспериментально-теоретическое исследование узлового соединения структурной конструкции из уголков, выполненного на листовых фасонках... 179
4.5.1 Построение расчетной модели узлового соединения структурной конструкции средствами программ «Лира-W» и SCAD 184
4.5.2 Построение геометрической модели узлового соединения структурной конструкции средствами программы Solid Works 189
4.5.3 Построение расчетной модели узлового соединения структурной конструкции средствами программы Cosmos Works 189
4.5.4 Построение расчетной модели узлового соединения структурной конструкции средствами программы Design Space 192
4.5.5 Решение задачи 193
4.5.5.а Решение задачи при помощи программы «Лира-W» 194
4.5.5.б Решение задачи при помощи программы SCAD 194
4.5.5.в Решение задачи при помощи программы Cosmos Works 194
4.5.5.г Решение задачи при помощи программы Design Space 194
4.5.6 Выводы по результатам проведения исследования 201
5. Апробация работы. Внедрение результатов. Рекомендации по проектированию структурных конструкций 202
5.1 Апробация работы 202
5.2 Внедрение результатов 203
5.3 Рекомендации для проектирования рациональных по массе структурных
конструкций 212
Общие выводы 213 Литература 215
