Registration Number
0826U004525, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
02-09-2026
popup.evolution
.
Title
Behavior of multi-layer glued timber beams under impulsive loading
Author
Dmytro O. Bitiukov,
popup.head Serhii Bilyk
popup.opponent Марія С. Барабаш
popup.opponent Petro S. Homon
popup.review Vitalii Tonkacheiev
popup.review Oleh P. Diedov
popup.rada
Kyiv National University of Construction and Architecture
Description
У першому розділі проведено аналіз та узагальнено сучасний стан наукових досліджень і світовий досвід застосування дерев’яних конструкцій в умовах динамічних навантажень. Проаналізовано особливості використання інженерних дерев’яних матеріалів, зокрема клеєної та перехресно-клеєної деревини, у сучасному будівництві, а також встановлено їхню ефективність при дії динамічних та імпульсних впливів. Розглянуто основні закономірності формування динамічного відгуку конструкцій, включаючи роль демпфувальних властивостей, механізми дисипації енергії та вплив конструктивних і матеріальних параметрів на процес затухання коливань. Проаналізовано підходи до визначення коефіцієнтів динамічності та їх нормативне забезпечення, а також особливості чисельного моделювання динамічної роботи конструкцій із використанням методу скінченних елементів. Встановлено, що, незважаючи на значний обсяг досліджень, питання динамічної роботи багатошарових дерев’яних балок при дії зосереджених імпульсних навантажень залишаються недостатньо вивченими, що обумовлює необхідність подальших експериментальних і теоретичних досліджень.
В другому розділі розроблено та реалізовано комплексну методику експериментальних досліджень дерев’яних балок із суцільної, клеєної та перехресно-клеєної деревини. Програма випробувань передбачала послідовне
проведення статичних і динамічних досліджень із метою визначення жорсткісних і динамічних характеристик зразків.
На етапі статичних випробувань визначено пружні характеристики балок при поперечному згині в межах лінійно-пружної роботи матеріалу. Динамічні дослідження виконано із застосуванням спеціально розробленого стенда з маятниковим механізмом, що забезпечує відтворення однократного імпульсного навантаження та реєстрацію вільних коливань. Це дозволило встановити основні динамічні параметри, зокрема власні частоти і характеристики затухання.
Особливу увагу приділено забезпеченню чистоти експерименту: уніфікації умов виготовлення зразків, вдосконаленню опорних вузлів та застосуванню високоточної вимірювальної апаратури. Для підвищення достовірності результатів використано методи статистичної обробки даних із застосуванням критерію Стьюдента.
У третьому розділі наведено результати експериментальних досліджень фізико-механічних та динамічних характеристик балок із суцільної, клеєної та перехресно-клеєної деревини. За результатами статичних випробувань визначено модулі деформації та модулі деформації зсуву: для суцільної деревини - ??? =
7.66 ГПа; ??? = 0.48 ГПа, для клеєної - ???? = 7.30 ГПа; ???? = 0.46 ГПа, для
перехресно-клеєної - ???? = 5.88 ГПа; ???? = 0.37 ГПа. Встановлено, що найбільшу жорсткість мають балки із суцільної деревини, тоді як для багатошарових матеріалів спостерігається її зниження. Експериментальні залежності «навантаження–прогин» мають лінійний характер, що підтверджує роботу матеріалу в пружній області.
Дослідження динамічної поведінки показали, що максимальні переміщення балок зростають пропорційно величині імпульсного навантаження. На основі спектрального аналізу визначено власні частоти коливань, які становлять 75 Гц для суцільної деревини, 73 Гц - для клеєної та 67 Гц - для перехресно-клеєної, із задовільною збіжністю з теоретичними значеннями.
Встановлено експоненційний характер затухання коливань та визначено логарифмічний декремент затухання: для суцільної деревини ? = 0.186, для
клеєної та перехресно-клеєної деревини ? = 0.099, що свідчить про інтенсивніше розсіювання енергії у суцільній деревині.
Отримані результати підтверджують суттєвий вплив структури деревини на жорсткісні та динамічні характеристики балок.
В четвертому розділі виконано комплексне експериментально-теоретичне дослідження роботи дерев’яних балок із суцільної, клеєної та перехресно-клеєної деревини при статичному та імпульсному навантаженні (ударі). Встановлено, що результати чисельного моделювання прогинів у програмному комплексі Dlubal RFEM5 добре узгоджуються з експериментальними даними статичних випробувань: для 1D та 3D моделей балок із суцільної, клеєної та перехресно-клеєної деревини похибка не перевищує 1-3%, тоді як для CLT-балок при моделювання 3D елементами зі збереженням орієнтації ламелей та застосуванням моделі матеріалу як для СД похибка досягає 17%.
Аналітичний розрахунок за методикою С.П. Тимошенка показав добру відповідність експерименту: відхилення становлять до 7.5% для клеєної деревини, до 11% для перехресно-клеєної та близько 1.5% для суцільної деревини. Чисельний динамічний аналіз у Dlubal RFEM5 модуль RF-DYNAM Pro дає консервативні результати із запасом: 10% (СД), 18% (КД) та 17% (ПКД).
Розраховані коефіцієнти динамічності за експериментальними даними становлять: 0.0632 (СД), 0.0559 (КД), 0.0545 (ПКД), а теоретично обчислені значення коефіцієнтів для трикутної апроксимації вихідного імпульсу: 0.0571 (СД), 0.0543 (КД) та 0.0476 (ПКД), відхилення складає до 13%.
Registration Date
2026-08-11
popup.nrat_date
2026-08-11 / 2026-09-07
