Метод моделирования поведения стеклопластикового профиля при высокотемпературном воздействии в программно-вычислительном комплексе ANSYS

Антон Сергеевич Дробыш

doi:10.33408/2519-237X.2025.9-2.155

Авторы

Антон Сергеевич Дробыш Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0002-9528-3108

DOI:

https://doi.org/10.33408/2519-237X.2025.9-2.155

Ключевые слова:

композитные материалы, стеклопластик, моделирование, метод конечных элементов, огнестойкость, огнезащита, экспериментальные исследования

Аннотация

Цель. Разработать в программно-вычислительном комплексе ANSYS научно обоснованный и экспериментально валидированный метод моделирования поведения стеклопластикового двутаврового профиля с конструктивной огнезащитой при высокотемпературном воздействии пожара, учитывающий изменения его напряженно-деформированного состояния.

Методы. Анализ, моделирование, сравнение существующих результатов экспериментальных и теоретических исследований по исследуемой тематике.

Результаты. Рассмотрено применение модуля ANSYS Composite PrepPost (ACP) для численного моделирования строительных конструкций из композиционных материалов в условиях высокотемпературного воздействия. Описаны этапы построения геометрической модели стеклопластикового двутаврового профиля, определения свойств многослойных композитов и проведения тепломеханического расчета. Выполнено сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными, подтверждающее высокую точность метода моделирования поведения стеклопластикового двутаврового профиля.

Область применения исследований. Проектирование и строительство зданий и сооружений с использованием полимерных композитных (стеклопластиковых) материалов и конструкций.

Биография автора

Антон Сергеевич Дробыш, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

отдел научной и инновационной деятельности, начальник отдела

Библиографические ссылки

Shkoda I.V., Khazov P.A., Pomazov A.P., Sitnikova A.K., Kozhanov D.A. Fizicheskoe i chislennoe modelirovanie stal'nykh i stalezhelezobetonnykh konstruktsiy iz trub [Physical and numerical simulation of steel and reinforced concrete structures made of pipes]: monograph. Nizhny Novgorod: Nizhny Novgorod State University of Architecture and Civil Engineering, 2023. 135 p. (rus). EDN: https://elibrary.ru/UYZEOS.

Palevoda, I.I. Prochnostnoy i teplotekhnicheskiy raschety inzhenernykh konstruktsiy metodom konechno-elementnogo modelirovaniya v programmnom komplekse ANSYS [Strength and thermal engineering calculations of engineering structures using finite element simulation in the ANSYS software package]: study guide. Minsk: Kolograd, 2024. 275 p. (rus)

Polevoda I.I., Zaynudinova N.V. Modelirovanie povedeniya zhelezobetonnykh predvaritel'no napryazhennykh plit bez stsepleniya armatury s betonom v programmnom komplekse ANSYS [Modelling of the behavior of concrete slabs with unbonded reinforcement in the ANSYS program complex]. Journal of Civil Protection, 2017. Vol. 1, No. 4. Pp. 385–391. (rus). DOI: https://doi.org/10.33408/2519-237X.2017.1-4.385. EDN: https://elibrary.ru/ZRKOZD.

Polevoda I.I. Opredelenie predelov ognestoykosti sovremennykh stroitel'nykh konstruktsiy iz zhelezobetona s primeneniem komp'yuternogo modelirovaniya v ANSYS [Determination of fire resistance limits for modern reinforced concrete building structures using computer simulation in ANSYS]. Journal of Civil Protection, 2022. Vol. 6, No. 1. Pp. 42–57. (rus). DOI: https://doi.org/10.33408/2519-237X.2022.6-1.42. EDN: https://elibrary.ru/EJENKP.

Agafonova V.V. Chislennoe modelirovanie pri otsenkakh ognestoykosti stal'nykh konstruktsiy s primeneniem ognezashchity iz vermikulitovykh plit [Computational modeling during assessment of fire resistance of steel constructions whith the use vermiculite fire protection]. Izvestiya SFedU. Engineering Sciences, 2013. No. 8. Pp.173–177. (rus). EDN: https://elibrary.ru/RAJJDL.

Bardin A.V., Sudar' O.Yu. Ognestoykost' metallokonstruktsiy na primere metoda chislennogo modelirovaniya [Fire resistance numerical modeling on the example of metal structures]. Construction of Unique Buildings and Structures. 2015. No. 8 (35). Pp. 36–47. (rus). EDN: https://elibrary.ru/UZMYVH.

Basakovich I.A., Botyan S.S., Zhamoydik S.M., Kudryashov V.A., Osyaev V.A., Palevoda I.I. Ognezashchitnaya effektivnost' gipsovykh plit Knauf Fireboard dlya vertikal'nykh stal'nykh profiley razlichnogo sortamenta [Knauf Fireboard fire protection efficiency for vertical steel profiles of various cross section shapes]. Journal of Civil Protection, 2019. Vol. 3, No. 3. Pp. 268–282. (rus). DOI: https://doi.org/10.33408/2519-237X.2019.3-3.268. EDN: https://elibrary.ru/JCWJCS.

Kudryashov V.A., Palevoda I.I., Drobysh A.S., Solov'yanchik A.M. Eksperimental'nye issledovaniya ognestoykosti polimernykh kompozitnykh konstruktsiy s ognezashchitoy [Experimental researches fire resistance of polymer composite structures with fire protection]. Vestnik Komandno-inzhenernogo insti-tuta MChS Respubliki Belarus', 2016. No. 1 (21). Pp. 25–29. (rus). EDN: https://elibrary.ru/TKPYGZ.

Shirko A.V. Kamlyuk A.N., Spiglazov A.V., Drobysh A.S. Opredelenie mekhanicheskikh svoystv kompozitnoy armatury s uchetom temperaturnogo vozdeystviya [Composite reinforcement strength and stiffness analysis in temperature view]. Mechanics of Machines, Mechanisms and Materials, 2015. No. 2 (31). Pp. 59–65. (rus). EDN: https://elibrary.ru/TWAIDH.

Shirko A.V., Kamlyuk A.N., Drobysh A.S., Spiglazov A.V. Strength and stiffness analysis by the finite-difference method of a concrete floor slab reinforced with composite rods during a fire. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 2017. Vol. 90, No. 3. Pp. 705–714. DOI: https://doi.org/10.1007/s10891-017-1618-6. EDN: https://elibrary.ru/YDLCFP.

Shirko A.V., Kamlyuk A.N., Palevoda I.I., Drobysh A.S., Analiz teplotekhnicheskikh kharakteristik betonnykh plit, armirovannykh stal'nymi i kompozitnymi sterzhnyami, v programmnoy srede ansys [Analysis of thermal engineering characteristics of concrete slabs, reinforced with steel and composite rods, in the ANSYS software environment]. Emergency Situations: Education and Science. – 2015. No. 2 (10). Pp. 110–118. (rus)

Kamlyuk A.N., Shirko A.V., Spiglazov A.V., Drobysh A.S. Vliyanie teplovogo vozdeystviya pozhara na mekhanicheskie svoystva kompozitnoy armatury [Influence of thermal effects of fire on mechanical properties composite reinforcement]. Vestnik Komandno-inzhenernogo instituta MChS Respubliki Belarus'. 2015. No.2 (22). Pp. 4–11. (rus). EDN: https://elibrary.ru/UHHCAD.

Schleifer V. Zum Verhalten von raumabschliessenden mehrschichtigen Holzbauteilen im Brandfall [For the behaviour of room-closing multi-layer wood components in case of fire]: Dissertation ETH Nr. 18156. Zürich, 2009. 147 s. (deu). DOI: https://doi.org/10.3929/ethz-a-005771863.

Kudryashov V.A., Drobysh A.S. Rezul'taty eksperimental'nykh issledovaniy ognestoykosti polimernykh kompozitnykh materialov, armirovannykh steklovoloknom [Results of experimental researches fire resistance of polymer composite materials reinforced with fiberglass]. Vestnik Komandno-inzhenernogo instituta MChS Respubliki Belarus'. 2015. No. 1 (21). Pp. 17–24. (rus). EDN: https://elibrary.ru/TKPYGP.