2026. — Т 18. — № 3 - перейти к содержанию номера...

Постоянный адрес этой страницы - https://esj.today/32savn326.html

DOI: 10.15862/32SAVN326 (https://doi.org/10.15862/32SAVN326)

Полный текст статьи в формате PDF (объем файла: 932.8 Кбайт)

Ссылка для цитирования этой статьи:

Ахмадиева, А. С. Анализ напряженно-деформированного состояния и классификация перспективных аддитивных форм стальных строительных конструкций на основе конечно-элементного моделирования / А. С. Ахмадиева, О. Г. Новоселов, К. Ф. Исламов // Вестник Евразийской науки. — 2026. — Т 18. — № 3. — URL: https://esj.today/PDF/32SAVN326.pdf. — DOI: 10.15862/32SAVN326. (дата обращения: 24.08.2026).

Анализ напряженно-деформированного состояния и классификация перспективных аддитивных форм стальных строительных конструкций на основе конечно-элементного моделирования

Ахмадиева Анна Сергеевна
ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет»
Набережночелнинский институт, Набережные Челны, Россия
Заведующий лабораторией кафедры «Строительства»
E-mail: ansakhmadieva@kpfu.ru
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2018-4890

Новоселов Олег Геннадьевич
ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет»
Набережночелнинский институт, Набережные Челны, Россия
Доцент кафедры «Строительства»
Кандидат технических наук, доцент
E-mail: shi-set@mail.ru
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8810-0732
РИНЦ: https://elibrary.ru/author_profile.asp?id=797664

Исламов Камиль Фаритович
ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет»
Набережночелнинский институт, Набережные Челны, Россия
Доцент кафедры «Строительства»
Кандидат технических наук, доцент
E-mail: kam@kambox.ru
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5168-7629
РИНЦ: https://elibrary.ru/author_profile.asp?id=805343

Аннотация. В работе проведён системный анализ перспективных конструктивных форм стальных двутавровых балок, предназначенных для изготовления методами аддитивного производства. На основе обзора современных публикаций выделены и классифицированы четыре основных подхода к проектированию аддитивных двутавров: бионические и органические структуры, балки переменного сечения, ячеистые (решётчатые) заполнители стенки и полок, а также гибридные конструкции, сочетающие указанные принципы. С использованием топологической оптимизации и возможностей крупноформатных аддитивных технологий показана возможность существенного снижения материалоёмкости (до 30–50 % по сравнению с традиционными прокатными и сварными двутаврами) при сохранении или повышении несущей способности и устойчивости. Проведено конечно-элементное моделирование трёх двутавров равной металлоёмкости: традиционного сварного и двух аддитивных с шахматной и решётчатой внутренней структурой стенки. При одинаковой равномерно распределённой нагрузке и двух схемах опирания (консольная и шарнирно-опёртая) аддитивные балки в большинстве расчётных случаев демонстрируют снижение максимальных напряжений по продольной силе на 28–35 %, по поперечной силе до 84 %, по крутящему моменту на 61–78 %. Выявлены основные ограничения широкого внедрения аддитивных стальных строительных конструкций: анизотропия механических свойств, остаточные напряжения, дефекты печати и высокая стоимость.

Тем не менее, сделан вывод о революционном потенциале аддитивных технологий для перехода от унифицированных сечений к высокооптимизированным, функционально-градиентным конструкциям, приближающим напряжённо-деформированное состояние к теоретически идеальному.

Ключевые слова: аддитивное производство; стальные строительные конструкции; двутавровая балка; топологическая оптимизация; несущая способность; конечно-элементное моделирование; анизотропия свойств; остаточные напряжения

Скачать