Оценка прочности и устойчивости наружных информационно-рекламных конструкций на основе моделирования в среде ANSYS

Тарас Михайлович Мартыненко; Ольга Олеговна Смиловенко; Сергей Александрович Пронкевич; Игнат Михайлович Мартыненко; Сергей Анатольевич Лосик

doi:10.33408/2519-237X.2026.10-2.226

Авторы

Тарас Михайлович Мартыненко Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0009-0000-6609-2030
Ольга Олеговна Смиловенко Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0003-1612-9573
Сергей Александрович Пронкевич Закрытое акционерное общество «Струнные технологии»; 220089, Беларусь, Минск, ул. Железнодорожная, 33 https://orcid.org/0009-0008-4708-8325
Игнат Михайлович Мартыненко Белорусский государственный университет; 220030, Беларусь, Минск, пр. Независимости, 4 https://orcid.org/0009-0009-4420-7875
Сергей Анатольевич Лосик Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0009-0002-2501-9026

DOI:

https://doi.org/10.33408/2519-237X.2026.10-2.226

Ключевые слова:

наружные рекламные конструкции, безопасность городской среды, ANSYS, конечно-элементный анализ, цифровое моделирование, ветровые нагрузки, усталостное разрушение, предиктивная диагностика

Аннотация

Цель. Повышение надежности наружных рекламных и информационных конструкций (билбордов) посредством численного моделирования на основе современного программного комплекса (ANSYS) для выявления концентрации напряжений и оценки риска разрушения от метеонагрузок на основе анализа прочности и устойчивости.

Методы. Для создания цифровой модели конструкции был применен комплексный подход, объединяющий этапы геометрического построения и инженерного расчета. Исходная геометрия была создана в системе автоматизированного проектирования Autodesk Inventor Professional. Для прочностных и динамических расчетов использовался модуль ANSYS.

Результаты. Комплексное моделирование в среде ANSYS позволило получить результаты, характеризующие поведение конструкции билборда под расчетными нагрузками. Установлено, что при скорости набегающего потока 23 м/c среднее интегральное аэродинамическое давление на плоскость щита стандартного размером 3×6 м составляет 340 Па. Визуализация полей давления и скорости подтвердила формирование классической картины обтекания плоской преграды: зона высокого давления на наветренной стороне и зона турбулентного разрежения с вихреобразованием на подветренной стороне и по бокам конструкции. Определена результирующая ветровая нагрузка, которая для данной площади составляет 6,1 кН.

Область применения исследований. Построенная модель может служить основой для обоснованного технического обслуживания, прогнозируя остаточный ресурс конструкций. На основе моделирования возможно разработать программу точечного инструментального контроля конкретных критических узлов.

Биографии авторов

Тарас Михайлович Мартыненко, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра промышленной безопасности, доцент; кандидат физико-математических наук, доцент

Ольга Олеговна Смиловенко, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра промышленной безопасности, профессор; кандидат технических наук, доцент

Сергей Александрович Пронкевич, Закрытое акционерное общество «Струнные технологии»; 220089, Беларусь, Минск, ул. Железнодорожная, 33

бюро расчета машиностроительных конструкций, начальник бюро; кандидат физико-математических наук, доцент

Игнат Михайлович Мартыненко, Белорусский государственный университет; 220030, Беларусь, Минск, пр. Независимости, 4

факультет прикладной математики и информатики, кафедра фундаментальной математики и интеллектуальных систем, доцент; кандидат физико-математических наук, доцент

Сергей Анатольевич Лосик, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра промышленной безопасности, старший преподаватель

Библиографические ссылки

Bardin M.Y., Ran’kova E.Y., Platova T.V., Samokhina O.F., Korneva I.A. Modern surface climate change as inferred from routine climate monitoring data. Russian Meteorology and Hydrology, 2020. Vol. 45. No. 5. С. 317–329. DOI: https://doi.org/10.3103/S1068373920050027. EDN: https://elibrary.ru/QSXZZX.

Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Climate Change 2022 – Impacts, Adaptation and Vulnerability: Working Group II Contribution to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, UK and New York, NY, USA: Cambridge University Press, 2023. 3056 p. DOI: https://doi.org/10.1017/9781009325844.

Martynenko T.M., Smilovenko O.O., Pronkevich S.A., Losik S.A., Martynenko I.M. [Issledovanie mekhanicheskogo gisterezisa pri tsiklicheskom nagruzhenii v boltovom soedinenii oporno-povorotnogo ustroystva krana] Investigation of mechanical hysteresis under cyclic loading in bolted connection of crane slewing-bolt device. Journal of Civil Protection, 2025. Vol. 9, No. 3. Pp. 335–343. (rus). DOI: https://doi.org/10.33408/2519-237X.2025.9-3.335. EDN: https://elibrary.ru/PJDRXZ.

Kim D.A. [Analiz vetrovogo vozdeystviya na zdaniya i sooruzheniya] Analysis of wind impact on buildings and structures. Engineering Bulletin of Don, 2020. No. 12 (72). Pp. 431–441. (rus). EDN: https://elibrary.ru/VUVTFF.

Belostotskiy A.M., Dubinskiy S.I., Afanas'eva I.N. Chislennoe modelirovanie zadach stroitel'noy aerodinamiki. Razrabotka metodik rascheta vetrovykh vozdeystviy i issledovanie real'nykh ob"ektov [Numerical simulation in civil aerodynamics. Development of metodology of calculation of wind effects and study of real object]. Vestnik MGSU, 2010. No. 4-5. Pp. 182–185. (rus). EDN: https://elibrary.ru/RTUJSB.

Chernov S.A. Modelirovanie ustoychivosti podkreplennoy tonkostennymi sterzhnyami plastiny [Modeling the stability of a plate reinforced with thin-walled rods]. Software & Systems, 2014. No. 4. Pp. 183–187. (rus). EDN: https://elibrary.ru/TPOWNB.

Basov K.A. ANSYS v primerakh i zadachakh [ANSYS in examples and tasks]. Moscow: ComputerPress, 2002. 223 p. (rus)

Klovanich S.F. Metod konechnykh elementov v nelineynykh zadachakh inzhenernoy mekhaniki [Method of finite elements in nonlinear problems of engineering mechanics]. Zaporozhye: Publishing and Printing Association «Zaporozhye», 2009. 400 p. ISBN 978-966-7732-72-2.

Nagruzki i vozdeystviya: SP 20.13330.2016 [Loads and impacts: Set of Rules 20.13330.2016]. Introduced June 4, 2017. Moscow: Standartinform, 2016. IV, 74 p.

Smilovenko O.O., Martynenko T.M., Losik S.A. Tekhnicheskaya mekhanika [Technical mechanics]: textbook. Minsk: National Institute for Higher Education, 2021. 520 p. (rus)

Solntsev Yu.P., Pryakhin E.I. Materialovedenie [Materials science]: textbook for university students. St. Petersburg: KHIMIZDAT, 2020. 784 p. (rus). ISBN 078-5-93808-345-6.