МКЭ-анализ несущей системы исторической башни Азинелли как рационального образца для проектирования композитных колонн

Abstract

Выполнено МКЭ-моделирование башни Азинелли в Болонье. Башня представлена как композитный объект, включающий наружную и внутреннюю оболочки, заполнитель, сложные основание и фундамент. Смоделировано нагружение башни силой тяжести, уклоном на 1,5º и ветровой нагрузкой. Самым напряженным регионом оказался стык ствола и основания. Здесь есть умеренные концентраторы сжатия (до 1,4 раза), но отсутствует растяжение. МКЭ- аудит показал, что сочетание модулей упругости оболочек и заполнителя удачно. Концентрация сжимающих напряжений в углах не превышает 1,3 раз. Сочетание собственного веса, уклона и штормовой нагрузки допустимо, но выводит сооружение на границу работоспособности. Сжимающие напряжения на наветренной стороне приближаются к нулю (опасность дезинтеграции), а на подветренной стороне они ( σ3  2,5 МПа ) подходят к допустимому напряжению на сжатие (–4 МПа). Более сильное нагружение башни опасно. Композитная система башни демонстрирует выносливость и рациональность. Она представляется ценным образцом для проектирования ответственных колонн и стоек в современном машиностроении, например, для создания крупногабаритных многоцелевых станков с ЧПУ типа «Подвижная колонна».