Development of computational schemes of group targeted connections for some elastic systems

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. For some elastic systems with a finite number of degrees of freedom of masses, in which the directions of mass movement are parallel, methods of creating additional connections were developed, the introduction of each of which purposefully increases the value of only one natural frequency to a given value, while not changing any of the other natural frequencies and not one of the natural modes (forms of natural oscillations). If it is necessary to increase the values of several natural frequencies in a targeted manner, then this requirement can be implemented by creating an appropriate number of separate targeted connections. The computational scheme of each of the individual targeted connections should include racks installed at the nodes of mass application and directed along the trajectory of their movement. In some cases, individual targeted connections can be independently installed on the original (initial) system. In most cases, on the basis of individual targeted connections, a computational scheme of a united group targeted connection is developed, which increases all the intended frequencies to the set values, without changing any of the other natural frequencies and not one of the natural modes. Calculation examples are presented.Materials and methods. Methods of targeted control of the frequency spectrum of natural oscillations of elastic systems are used in the paper. These methods, which are based on the introduction of additional connections, were proposed and developed in the works of L.S. Lyakhovich. For verification purposes, the finite element method (FEM) and the corresponding software are also used.Results. A method of forming a matrix of additional stiffness, which corresponds to a group targeted connection is proposed. The requirements for those targeted connections, on the basis of which a group targeted connection is formed, are formulated. An algorithm for the development of a group targeted connection is proposed with allowance for the formulated requirements. Verification of the proposed algorithm for the development of a group targeted connection is done with the use of SCAD and Lira Software products.Conclusions. The results of the work can be used by research and design organizations, as well as in higher education institutions in the preparation of special courses for construction specialties (areas of training).

About the authors

I. E. Faizullin

Ministry of Construction and Housing and Communal Services of the Russian Federation

Email: minstroyrf@minstroyrf.gov.ru

L. S. Lyakhovich

Tomsk State University of Architecture and Building (TSUAB)

Email: lls@tsuab.ru

P. A. Akimov

Moscow State University of Civil Engineering (National ResearchUniversity) (MGSU)

Email: AkimovPA@mgsu.ru

Z. R. Galautdinov

Tomsk State University of Architecture and Building (TSUAB)

Email: gazr@yandex.ru

A. S. Plyaskin

Tomsk State University of Architecture and Building (TSUAB)

Email: plyaskinandrei@mail.ru

References

  1. Акимов П.А., Ляхович Л.С. Прицельное регулирование спектра частот собственных колебаний упругих пластин с конечным числом степеней свободы масс путем введения дополнительных обобщенных связей и обобщенных кинематических устройств // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2021. Т. 23. № 4. С. 57–68. doi: 10.31675/1607-1859-2021-23-4-57-68. EDN MTJJRS.
  2. Гитерман Д.М., Ляхович Л.С., Нудельман Я.Л. Алгоритм создания резонансно-безопасных зон при помощи наложения дополнительных связей // Динамика и прочность машин. 1984. № 39. С. 63–69.
  3. Ляхович Л.С. Особые свойства оптимальных систем и основные направления их реализации в методах расчета сооружений : монография. Томск : Издательство ТГАСУ, 2009. 371 с. EDN QNOOHF.
  4. Ляхович Л.С., Акимов П.А. О формировании расчетных схем некоторых дополнительных связей для упругих систем. Часть 1. Теоретические основы подхода // Промышленное и гражданское строительство. 2022. № 9. С. 4–10. doi: 10.33622/0869-7019.2022.09.04-10. EDN GPKYQS.
  5. Ляхович Л.С., Акимов П.А., Мешеулов Н.В. О формировании расчетных схем некоторых дополнительных связей для упругих систем. Часть 2. Примеры расчета // Промышленное и гражданское строительство. 2022. № 9. С. 11–19. doi: 10.33622/0869-7019.2022.09.11-19. EDN DXMYXN.
  6. Ляхович Л.С., Малеткин О.Ю. О прицельном регулировании собственных частот упругих систем // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1990. № 1. С. 113–117.
  7. Нудельман Я.Л., Ляхович Л.С., Гитерман Д.М. О наиболее податливых связях наибольшей жесткости // Вопросы прикладной механики и математики. 1981. С. 113–126.
  8. Akimov P.A., Lyakhovich L.S. Aimed Control of the Frequency Spectrum of Eigenvibrations of Elastic Plates with a Finite Number of Degrees of Mass Freedom by Introducing Additional Generalized Kinematic Devices // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2021. Vol. 17. Issue 4. Pp. 181–187. doi: 10.22337/2587-9618-2021-17-4-181-187
  9. Lyakhovich L.S., Akimov P.A. Aimed control of the frequency spectrum of eigenvibrations of elastic plates with a finite number of degrees of freedom of masses by superimposing additional constraints // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2021. Vol. 17. Issue 2. Pp. 76–82. doi: 10.22337/2587-9618-2021-17-2-76-82
  10. Lyakhovich L.S., Akimov P.A. Formation of Computational Schemes of Additional Targeted Constraints That Regulate the Frequency Spectrum of Natural Oscillations of Elastic Systems with a Finite Number of Degrees of Mass Freedom, the Directions of Movement of Which are Parallel, But Do Not Lie in the Same Plane. Part 1: Theoretical Foundations // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2022. Vol. 18. Issue 2. Pp. 184–192. doi: 10.22337/2587-9618-2022-18-2-184-192
  11. Lyakhovich L.S., Akimov P.A. Formation of Computational Schemes of Additional Targeted Constraints That Regulate the Frequency Spectrum of Natural Oscillations of Elastic Systems with a Finite Number of Degrees of Mass Freedom, the Directions of Movement of Which are Parallel, But Do Not Lie in the Same Plane. Part 2: The First Sample of Analysis // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2022. Vol. 18. Issue 3. Pp. 137–146. doi: 10.22337/2587-9618-2022-18-3-137-146
  12. Lyakhovich L.S., Akimov P.A., Mescheulov N.V. Formation of computational schemes of additional targeted constraints that regulate the frequency spectrum of natural oscillations of elastic systems with a finite number of degrees of mass freedom, the directions of movement of which are parallel, but do not lie in the same plane. Part 3. The second sample of analysis and conclusion // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2022. Vol. 18. Issue 4. Pp. 71–81. doi: 10.22337/2587-9618-2022-18-4-71-81
  13. Liu F., Song L., Jiang M. Space-time generalized finite difference method for solving the thin elastic plate bending under dynamic loading // Engineering Analysis with Boundary Elements. 2022. Vol. 143. Pp. 632–638. doi: 10.1016/j.enganabound.2022.07.015
  14. Yu Q. Wavelet-based homotopy method for analysis of nonlinear bending of variable-thickness plate on elastic foundations // Thin-Walled Structures. 2020. Vol. 157. P. 107105. doi: 10.1016/j.tws.2020.107105
  15. Zhou Y., Huang K. Static and dynamic stabilities of modified gradient elastic Kirchhoff–Love plates // European Journal of Mechanics — A/Solids. 2024. Vol. 108. P. 105426. doi: 10.1016/j.euromechsol.2024.105426
  16. Fialko S. Parallel finite element solver for multi-core computers with shared memory // Computers & Mathematics with Applications. 2021. Vol. 94. Pp. 1–14. doi: 10.1016/j.camwa.2021.04.013
  17. Fialko S. Parallel finite element solver PARFES for the structural analysis in NUMA architecture // Advances in Engineering Software. 2022. Vol. 174. P. 103290. doi: 10.1016/j.advengsoft.2022.103290
  18. Fialko S. Time history analysis of buildings and structures design models in SCAD software on multicore computers // ECMS 2024 : Proceedings of the 38th ECMS International Conference on Modelling and Simulation. 2024. Pp. 187–193. doi: 10.7148/2024-0187
  19. Fialko S. Block Subspace Iteration Method for Structural Analysis on Multicore Computers // Annals of Computer Science and Information Systems. 2022. Vol. 30. Pp. 457–465. doi: 10.15439/2022F42
  20. Fialko S.Yu., Kabantsev O.V., Perelmuter A.V. Elasto-plastic progressive collapse analysis based on the integration of the equations of motion // Magazine of Civil Engineering. 2021. № 2 (102). doi: 10.34910/MCE.102.14. EDN ZVLLVV.
  21. Karpilovsky V., Kriksunov E., Perelmuter A., Yurchenko V. Analysis and design of structural steel joints and connection: software implementation // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2021. Vol. 17. Issue 2. Pp. 58–66. doi: 10.22337/2587-9618-2021-17-2-57-65
  22. Karpilovsky V. Finite Elements for the Analysis of Reissner-Mindlin Plates With Joint Interpolation of Displacements and Rotations (JIDR) // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2021. Vol. 17. Issue 3. Pp. 48–62. doi: 10.22337/2587-9618-2021-17-3-48-62
  23. Karpilovsky V.S. Finite Elements of the Plane Problem of the Theory of Elasticity with Drilling Degrees of Freedom // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2020. Vol. 16. Issue 1. Pp. 48–72. doi: 10.22337/2587-9618-2020-16-1-48-72
  24. Теплых А.В., Ожогин Р.Б. Новые возможности SCAD Office 21.1.9.5 // Промышленное и гражданское строительство. 2020. № 4. С. 41–47. doi: 10.33622/0869-7019.2020.04.41-47. EDN IWCGLR.
  25. Уткина В.Н., Безрукова Е.С. Исследование устойчивости конструктивной системы высотного общественного здания в программных комплексах ЛИРА-САПР и STARKES // Эксперт: теория и практика. 2020. № 3 (6). С. 69–73. doi: 10.24411/2686-7818-2020-10028. EDN RPTXNF.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».