автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Разработка средств автоматизации научных исследований многослойных противопожарных конструкций

ФГБОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК» Архитектурно-строител ьны й и нститут

Н си

005004165

сущ

ЖУРАВЛЕВ Валерий Игоревич

Разработка средств автоматизации научных исследований многослойных противопожарных конструкций

Специальность 05.13.06-Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (строительство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 ДЕК 2011

Орел 2011

005004165

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Государственный университет - учебно-научни-производственный комплекс» на кафедре «Мехатроника и международный инжиниринг»

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор

Савин Леонид Алексеевич

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ Коробко Ви1сгор Иванович

Кандидат технических наук, доцент Гайнулин Тимур Ринатович

Ведущая организация- ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государствен-

ный университет», г. Курск

Защита состоится 19 декабря 2011 г. в 12.00 часов на заседании Диссертационного совета Д212.182.09 при ФГБОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК» по адресу: 302030, г. Орел, Московская улица, д. 77, ауд. 426 (4 этаж). Отзывы на автореферат высылать по адресу: 302020, г. Орел, Наугорское шоссе, д. 29, Госуниверситет-УНПК, Уч. секретарю дис. совета Д212.182.09

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке при ФГБОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК».

Автореферат разослан «18» ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

шп

д.т.н., доц. Н.В. Клюева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важнейшим этапом проектирования является проведение комплекса научных исследований создаваемых объектов, которые в общем случае включают в себя физические натурные и модельные эксперименты, а также задачи моделирования. Для повышения конкурентоспособности, снижения сроков проектирования и стоимости изделий, разработки технологической оснастки необходимо применять современные средства автоматизации научных исследований и системы автоматизированного проектирования. Одним из перспективных направлений повышения эффективности опытно-конструкторских работ и технологической подготовки производства является реализация подхода, объединяющего применение средств автоматизации при проведении теоретических и экспериментальных исследований, включая этапы моделирования, подготовки и проведения физических и вычислительных экспериментов с целью получения информации для принятия решения.

Важными элементами строительных конструкций, обеспечивающими пожарную безопасность сооружений и условия эвакуации людей, являются противопожарные двери. Эти конструктивные элементы, служащие для заполнения проемов в противопожарных преградах и препятствующие распространению пожара в примыкающие помещения в течение нормируемого времени, во многом определяют вероятные сценарии распространения очага возгорания по помещениям здания. В настоящее время наибольшее распространения получили многослойные противопожарные двери, конструкция которых представляет собой замкнутый параллелепипед, выполненный из листового материала и внутренних теплоизоляторов (п-слойная пластина). Современные тенденции в области изготовления конкурентоспособных противопожарных дверей предполагают использование новых материалов и их сочетаний. При этом использование перспективных строительных огнезащитных материалов с уже используемыми сопряжено с рядом задач, требующих решения на этапе проектирования и отработки нового изделия. К одной из таких задач относится расчет предела огнестойкости нового изделия и материальных затрат на его реализацию.

Анализ опубликованных работ, посвященных расчетам и проектированию многослойных конструкций, позволяет сделать вывод об отсутствии работ в области разработки средств автоматизации научных исследований и инструментальных средств проектирования многослойных ограждающих конструк-

ции. Абсолютное большинство работ посвящено практическим рекомендациям при проектировании тех или иных видов многослойных конструкций, основанных на сложившейся практике проектирования данного вида конструкций, а расчеты теплопередачи по толщине данной конструкции в основном носят упрощенный характер и не отражают нестационарной постановки данной задачи.

Актуальность исследований в данной области определяется практической потребностью в разработке средств автоматизации научных исследований многослойных ограждающих конструкций, позволяющих проводить оптимизацию выбора и месторасположения материалов в составе многослойной конструкции, с необходимой точностью и меньшими трудозатратами.

Объектом исследования диссертационной работы являются многослойные элементы строительных конструкций, предназначенные для выполнения функций пассивной противопожарной защиты, в частности, противопожарные двери.

Предметом исследования являются средства автоматизации исследований пределов огнестойкости противопожарных дверей, включающая математические и программные модели теплофизических процессов в многослойных противопожарных дверях.

Целью диссертационного исследования является совершенствование этапов конструкторско-технологической подготовки производства на основе разработки средств автоматизации научных исследований, включающей элементы планирования физических и вычислительных экспериментов, математический аппарат и программы расчета напряженно-деформированного состояния и полей температур в элементах многослойных противопожарных дверей.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1) проведение информационного поиска в области расчета и моделирования многослойных противопожарных преград;

2) разработка математической модели и алгоритма численного решения расчета напряженно-деформированного состояния и полей температур;

3) выявление зависимостей теплофизических свойств на основе линейно-кусочной интерполяции.

4) разработка практического инструментарий в виде программы расчета характеристик многослойных противопожарных дверей;

5) проведение комплекса вычислительных экспериментов по оценке влияния рабочих и геометрических параметров теплоизоляционного пакета на пределы огнестойкости противопожарных дверей;

6) проведение сравнительного анализа результатов теоретических и экспериментальных исследований;

7) доказательство адекватности разработанных теоретических моделей на основе верификации результатов программы расчета.

Научная новизна и положения, выносимые на защиту:

1. Разработаны средства автоматизации научных исследований многослойных противопожарных конструкций для проведения теоретических и экспериментальных исследований, отличительной особенностью которых является наличие автоматизированных средств расчета и определение рациональных технических решений, возможность сокращения сроков проведения и затрат на дорогостоящие натурные испытания данного типа изделий.

2. На основе базовых положений теплопроводности и термоупругости разработаны математические модели и алгоритмы расчета напряженно-деформированного состояния многослойных противопожарных дверей с учетом комплекса обоснованных допущений, граничных условий и переменных теплофизических свойств конструкционных элементов.

3. Решена краевая задача расчета прогрева многослойной ограждающей конструкции на основе нестационарного уравнения теплопроводности с использованием метода конечных элементов, позволяющая определить поля температур за заданный интервал времени.

4. Разработана программа расчета многослойных противопожарных дверей, представляющая собой практический инструментарий проектирования и позволяющая обеспечить выбор рациональных параметров конструкции.

Методы исследования. Анализ актуальных задач в рассматриваемой предметной области проводился на основе комплексного информационного поиска. Решение задач расчета полей температур, при определении температурных напряжений и деформаций, осуществлялось аналитическими и численными методами. Определение зависимостей теплофизических свойств конструкционных материалов проводилось на основе линейно-кусочной интерполяции. Впервые для расчета тепловых эффектов в многослойных проти-

вопожарных дверях был реализован метод конечных элементов с использованием полиномов в качестве базисных функций. Вычислительный эксперимент проводился с использованием разработанной программы, реализованной в среде МаНаЬ.

Достоверность полученных результатов обеспечивается корректностью постановки и формализации задач, обоснованностью используемых теоретических зависимостей, принятых допущений и ограничений, применением апробированных в инженерных расчетах численных методов решения, что подтверждается качественным и количественным согласованием результатов теоретических и экспериментальных исследований, а также внедрением результатов в промышленность.

Практическая значимость работы и внедрение результатов заключается в том, что разработаны средства автоматизации научных исследований, включающие математическая модель, алгоритмы и программу расчета, позволяющие определять поле температур и термо-напряженно-деформированное состояние многослойной конструкции.

Результаты работы внедрены и используются при проектировании противопожарных дверей на предприятиях НПО «Пульс», г. Москва.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, включая 6 статей в научных сборниках и журналах и 1 свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений, имеет 163 страницы основного текста, 57 рисунка, 2 таблицы. Библиография включает 104 наименования.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении содержится обоснование актуальности темы, описаны объект и предмет исследования, сформулированы цели и задачи, показаны научная новизна и практическая ценность работы, приведены сведения об апробации полученных результатов и структура диссертации.

1. Анализ методов и средств исследования ограждающих конструкций

Существует общая тенденция расширения сферы применения автоматизированных систем научных исследований в различных сферах производства. В значительной степени это определяется необходимостью повышения конкурентоспособности продукции, роста производительности труда, улучшения эксплуатационных характеристик разрабатываемых объектов, сокращениям объемов дорогостоящих натурных испытаний и исключения некоторых стадий опытно-конструкторских работ. В итоге это приводит к снижению затрат и сроков на разработку новых объектов.

В диссертационной работе был рассмотрен и реализован подход к разработке средств автоматизации научных исследований многослойных ограждающих конструкций в частности, противопожарных дверей (рис.1), предполагающий проведение моделирования и экспериментальных исследований, включая этапы разработки математических моделей, программ расчета, планирования и обработки полученных данных.

Исследователь

Модуль моделировании

Синтез модели Анализ модели

» расчетные осе мы • допущения • краевые условия • расчежме соотношения » базы данных • проверка адвкватностн « тестирование

Модуль опытных исследований

Модуль управления &ксперимем?ом Измерительно-информационный модуль

« планирование . оценка точности приборов • штематико-статистическая обработка » изменение управляющих ларамеч ров • измерение управляющих парам©! ров

Модуль анализа резупы агов ■

Рисунок 1 - Структурная схема научных исследований многослойных противопожарных преград Одним из существенных и неотъемлемым элементом противопожарных преград, влияющих на предел их огнестойкости и как следствие на возможности дальнейшего распространения горения и создания условий для его успешной ликвидации и эвакуации людей, являются противопожарные Двери, так называемые

местные противопожарные преграды. Сочетание того или иного вида теплоизоляционного материала позволяет достичь необходимого предела огнестойкости конструкции. Современные тенденции в области изготовления конкурентоспособных противопожарных дверей предполагают использование новых материалов и их сочетаний. При этом использование новых современных материалов и/или их сочетаний сопряжено с рядом задач, требующих решения на этапе проектирования и отработки нового изделия. К одной из таких задач относится рациональный подбор предела огнестойкости нового изделия и материальных затрат на его реализацию. Современные требования к проектированию противопожарных дверей приводят к необходимости моделирования на этапе проектирования пределов целостности и потери теплоизолирующей способности конструкции с целью их дальнейшего сравнения с заданным характеристиками технического задания, а также их корректировки в сочетании с используемыми материалами в рамках экономически обоснованного, конкурентоспособного изделия.

В главе представлены результаты сравнительного анализа прикладных программ, позволяющих проводить тепловой нестационарный анализ для указанного класса объектов. В заключении главы представлена общая классификация противопожарных дверей, обобщены объекты изучения и изложена структура проведения исследований.

2. Моделирование многослойных противопожарных преград

В первом разделе данной главы рассмотрены описание расчетной схемы противопожарной двери, согласно которой все конструктивное многообразие ограждающих конструкций (противопожарных дверей) позволяет, при моделировании, в качестве расчетной схемы противопожарной двери, использовать схему п-слойного пакета (рис.2), где В, I, Н - размеры пакета по осям координат.

3 4 ,5

В рш.а

Рисунок 2 - Расчетная схема противопожарной двери

Во втором разделе главы представлены теоретические зависимости для решения задач теплопроводности многослойных конструкций, основные допущения и начальные и граничные условия, используемые в данном исследовании.

Решение задачи теплопередачи по толщине многослойной пластины с любой момент времени можно найти с помощью уравнения нестационарной теплопроводности, основными допущениями которого являются:

• материалы слоев являются однородными и изотропными;

• внутренние источники тепла отсутствуют.

Уравнение нестационарной теплопроводности, при условии отсутствия внутренних источников теплоты, в случае свойств, зависимых от температуры или в случае неоднородной среды, зависимой от температуры имеет вид:

14

где Т - температура, °С; ? - время, с(Т) - удельная теплоемкость, зависимая от температуры Дж/(кг°С); р(Т) - плотность, зависимая от температуры кг/м3; А(Т) -коэффициент теплопроводности, зависимый от температуры Вт/(м °С).

Для учета зависимости теплофизических свойств от температуры при решении уравнения 1, в работе была проведена линейно-кусочная интерполяция табличных значений в диапазоне температур Т=0 - 1100 °С. На основании полученной информации отмечается, что максимальное изменение относительных значений составляют: для плотности - 4,67%, теплоемкости - 52,45%, коэффициента теплопроводности - 49,5%, коэффициента упругости - 97,74%.

Для оценки необходимости учета влияния температуры на свойства материалов, рассмотрим графики прогрева стальной пластины (рис.3) и Зй поля напряжений при разных значениях свойств материалов, соответствующих температурам 20, 500, 700 и 1100 °С (рис.4).

Рисунок 3 - Оценка влияния свойств, зависимых от температуры, по значениям температуры на необогреваемой стороне во времени

Из приведенной информации видно, что максимальное отклонение значения температур на необогреваемой стороне пластины через 50 секунд начала нагрева составляют 55%. Расхождения между значениями напряжений при соответствующих значениях теплофизических параметров составляют порядка 90%. Это свидетельствует о необходимости учета влияния изменения температуры в процессе прогрева на свойства материалов.

а) 20 °С б) 1100 °С

Рисунок 4 - Оценка влияния свойств, зависимых от температуры, по значениям термических напряжений

Полученное нестационарное температурное поле Т(х,у,г,0 используется при определении температурных напряжений и деформаций. Задача решается при нулевых значениях внешних сил. Следующим этапом решения задачи является определение напряженно-деформированного состояния в результате теплового воздействия. Соотношения, устанавливающие зависимость компонентов тензора напряжений с деформациями, обусловленными температурными деформациями, принимаются в виде:

сх

ах + ~—Т(х,у,г,0, т^ = < оу = %Е + 211£у-~Т{х,у,г,0, ти = \хух1,

К

ОС

стг =А,е + 2цеГ -—Т(х,у,г,{), ху2 =ЦУуг,

К

где X, \1 = в - упругие постоянные Ламе, ^ Е(Т)у(Т)

~(1 + у(Г))(1-2У(Г))

G = -

E(T) - модуль сдвига, г = 3ка + ЗаГ - относительное изменение объе-

2(1 +V (Г))

ма, а(7} - температурный коэффициент линейного расширения, зависимый от температуры, Е(Т), у(7) - модуль упругости и коэффициент Пуассона, зависимые от

температуры, _ _1

среднее напряжение, l-2v(T)

Е(Г)

эффициент объемного сжатия.

Для решения указанных уравнений были приняты следующие начальные и граничные условия (Рис. 5):

1) Задано распределением температуры во всей пластине в начальный момент времени to (условие Дирихле):

Т(х, у, z,ta) = Tg= const •

2) На внешней граничной области Si (z = 0) задано граничное условие 1-го рода, т.е. задано распределение температуры на области Si как функция координат и времени:

= <р(х,у, z,t) = const . x,y,z eSt ■

3) На внутренней области S2 (z = Н) задано граничное условие, определяющее зависимость плотности теплового потока от разности температур поверхно-

4s, =«№■, -тс) = -л

дп

4) На остальной граничной области Бз (х = 0, х = Ь, у = 0, у = В) задано граничные условия 2-го рода, т.е. задано распределение плотности теплового потока на области Эз как функция координат и времени:

Таким образом, на области вз отсутствует поток теплоты, что соответствует условию тепловой изоляции.

к У

к тс

Рисунок 5 - Граничные условия модели

5) На границах между слоями осуществляется идеальный тепловой контакт (граничные условия 4-го р'бда), т.е. условие равенства температуры Г и плотностей теплового потока ц на поверхностях соприкасающихся слоев.

Для решения данной задачи существует несколько подходов: полуаналитический, аналитический и численный метод решения.

В случае полуаналитического метода решения, рассматривая процесс теплопроводности одного слоя, к уравнению теплопроводности, должны быть, присоединены одно начальное и шесть граничных условий (на каждой грани параллелепипеда). Соответственно для пакета, состоящего из пяти слоев, необходимо к уравнению теплопроводности каждого слоя присоединить по семь условий. Причем на каждой из соприкасающихся плоскостей зададим условия равенства плотностей тепловых потоков и температур на границе раздела. Первые выражают закон сохранения энергии на поверхности соприкосновения двух слоев, вторые - непрерывность температурного поля.

В итоге вместе с пятью уравнениями теплопроводности для каждого слоя получим разрешающую систему из сорока уравнений.

Применимость данного подхода для практических вычислений ограничивается большой и заранее неизвестной размерностью системы трансцендентных уравнений для определения постоянных интегрирования. Так как для нахождения числа членов гармонического ряда необходимо решить систему из 30п+5 трансцендентных уравнений, что аналитически сделать невозможно, а численная реализация крайне затруднительна в виду неопределенности числа членов ряда.

Другим способом решения (аналитический) вышеуказанной задачи может быть использование эквивалентного коэффициента теплопроводности. Основываясь на допущениях об однородности и изотропности материалов слоев, а также идеального теплового контакта между слоями, конструкцию рассматривают как однородную, но при этом с соответствующим эквивалентным коэффициентом теплопроводности Д (Рис.6).

Основным недостатком этого подхода является допущение о тепловой однородности конструкции, приводящее к эквивалентному коэффициенту'теплопроводности. Такой подход достаточно справедлив для задач определения нестационарного поля температур на необогреваемой поверхности, при условии полного теплового контакта, тогда как в случае локального контакта - не совсем справедлив, так как потоки тепла в этом случае проходят не только по толщине двери, но и в ортогональных направлениях и имеют различную интенсивность в разных слоях, что в итоге приводит к перераспределению температуры. Вследствие не совсем корректного поля температур, результаты расчета температурных перемещений, деформаций и напряжений также оказываются не точны. Кроме всего вышесказанного к недостаткам данного подхода относится громоздкий расчет сточки зрения вычислений. Так, например, результаты для 10 членов ряда занимают 50 минут, и при этом не являются удовлетворительными сточки зрения сходимости решений. В данном исследовании для решения данной задачи использовался наиболее перспективный, с точки зрения производительности и точности результатов метод конечных элементов. Метод конечных элементов основан на идее аппроксимации непрерывной функции (температуры) дискретной моделью, которая строится на множестве кусочно-непрерывных функций, определенных на конечном числе подобластей, называемых конечными элементами.

Исследуемая геометрическая область разбивается на элементы таким образом, чтобы на каждом из них неизвестная функция аппроксимировалась пробной функцией (как правило, полиномом). Причем эти пробные функции должны удовлетворять граничным условиям непрерывности, совпадающим с граничными условиями, налагаемыми самой задачей. Выбор для каждого элемента аппроксимирующей функции будет определять соответствующий тип элемента. Для этого геометрическая область разбивается на конечные элементы, представляющие собой прямоугольные параллелепипеды.

Совокупность конечных элементов (каждый из которых имеет строго определённое место в рассматриваемой области и свой полином) описывает температурное поле в этой области. В общей форме интерполяционный полином для определения области в целом имеет вид:

Уравнение теплопроводности в нестационарной постановке, в этом случае, имеет вид:

(Ф,

2

Ф,

Е

где (р = ^ (р(с) , Е

- число элементов.

где [с] - матрица демпфирования, которая учитывает изменение температуры во времени.

В случае определения деформаций и напряжений, возникающих в конструкции вследствие воздействия на нее температурных нагрузок, напряжения с деформациями связаны следующим соотношением:

М=МИ.

где jo-J - вектор напряжений; [£)] - матрица упругости; {,£■'}= {f}--вектор механических деформаций;^} - вектор полных деформаций; jfr J - вектор

температурных деформаций.

В заключительной части главы представлены результаты вычислительного эксперимента, реализованного на базе разработанной автоматизированной системы, в ходе которого в качестве основных варьируемых параметров использовались: материалы теплоизоляционного слоя; взаимное сочетание материалов; толщина слоев материалов.

В процессе эксперимента использовался стандартный температурный режим воздействия на всю поверхность обогреваемой стороны исследуемых моделей, характеризуемый следующей зависимостью:

Т-То = 345 lg(8t + 1),

где Т - температура в печи, соответствующая времени t, °С; То - температура в печи до начала теплового воздействия, °С; t - время, исчисляемое от начала испытания, мин.

На рис. 7а представлен график изменения температуры трехслойной модели, соответствующей обычной металлической двери, состоящей из двух стальных листов и воздуха между ними. Согласно этому графику при воздействии на конструкцию температурного режима в течении 35 минут приводит к прогреву необогре-ваемой стороны до 180 °С. В случае замены воздуха на материал (Nobasil, плотность 100 кг/м3) (рис.-76), температура необогреваемой стороны составит 125 °С.

а) б)

Рисунок 7 - Изменение температуры во времени

Для наиболее распространенного пятислойного теплоизоляционного пакета Сталь - ЫоЬазП (плотность 50 кг/м3) - Гипсокартон - ЫоЬазИ (плотность 50 кг/м3) -Сталь, температура составит 109 °С (рис.8). Сталь - ЫоЬаэЛ - ГКЛ - N058311 - Сталь Толщина слоя (мм) соответственно: 1.2-20- 10-20- 1.2

Рисунок 8 - Изменение температуры во времени На рис. 9 а,б представлены графики изменения температуры по глубине теплоизоляционных пакетов Сталь - Nobasil (плотность 50 кг/м3) - Гипсокартон - No-basil (плотность 50 кг/м3) - Сталь и Сталь-Воздух-Сталь соответственно. Из графиков видно, что изменение температуры по глубине пакета Сталь - Nobasil - Сталь имеет нелинейный характер, в отличии от пакета Сталь-Воздух-Сталь, что позволяет достигнуть меньших температур на необогреваемой поверхности пакета. Проверка различных сочетаний материалов, их свойств и геометрических параметров, позволяет достигнуть необходимых характеристик противопожарной многослойной преграды.

а) б)

Рисунок 9 - Изменение температуры по глубине пакета

Так, в случае использования в качестве теплоизолятора два слоя ЫоЬазИ и промежуточного слоя гиасокартона (рис. 10), позволяет остановить нарастание температуры на границах каждого из слоев с разными показателями коэффициентов теплопроводности, удельной теплоемкости, плотности и толщины. Из рисунка видно, что наиболее ответственным слоем данной конструкции является первый слой N058311, так как падение температуры на его глубине составляет порядка 400

900 800 700 600 500

Т, °С

400 300 200 100 О

О 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

толщина конструкции С, м

Рисунок 10 - Изменение температуры по глубине пакета Для более точной оценки предела огнестойкости многослойных ограждающих конструкций в исследовании реализован расчет напряженно-деформированного состояния конструкции, позволяющий оценивать время потери целостности (Е). На рис. 11 представлена 30 картина полей приведенных напряжений по Мизесу в пя-тислойной конструкции (Сталь- ЫоЬаБЛ-ГКЛ- ЫоЬаз11-Сталь), вызванных температурным нагревом в течение 35 минут. Анализируя эти данные можно судить о потере целостности, путем сравнения значений напряжений с пределом прочности и текучести материала.

' 10 Па

Рисунок 11-30 картина приведенных термических напряжений по Мизесу

3. Комплексная проверка адекватности разработанной математической модели многослойной ограждающей преграды

В первом разделе данной главы экспериментальные данные протокола сертификационных испытаний испытательного центра пожарной безопасности «По-жполитест». В качестве основы, для сравнительного анализа, примем данные графика изменения локальной температуры на активном и пассивном полотнах двери. Согласно этим данным, температура контрольных точек по истечению 35 минут составляла от 90°С до 110°С. Согласно данным вычислительного эксперимента, температура необогреваемой стороны двери составила 104°С, что соответствует данным натурного эксперимента.

г

V-

->—«■—-*—а—5—.•-.!•-.:—¡¡—$

Теоретические исследования

Экспериментальные исследования

Рисунок 12 - Сравнительный анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований Результаты сравнительного анализа натурного и вычислительного эксперимента позволяют говорить о количественном подтверждении теоретических исследований описанных в предыдущей главе.

В качестве дополнительной проверки, с целью оценки адекватности и работоспособности реализованной модели в отдельном программном коде, во второй части главы представлен сравнительный анализ результатов расчета разработанной программы и результатов, полученных на основе конечно-элементной модели пакета инженерных приложений АЫЭУЗ (Рис.13, 14).

Согласно данным сравнительного анализа, расхождения между расчетами, проведенными в программной среде АМЭУв и разработанной программе, отсутствуют (визуальное отличие 30 картин обусловлено разностью цветовых градиентов двух программ). Результаты сравнительного анализа натурных исследований, вычислительных экспериментов в программной среде А^УБ позволяют говорить о

качественном и количественном подтверждении теоретических исследовании, описанных во второй главе и адекватности разработанной программы, с точки зрения ее применения в проектировочных расчетах многослойных ограждающих конструкций.

ЦОЬАЖ ФС" _____J, —7 8X1 700

У «»а. пс сд NOB AS П. т.* ■ ал

слон Перед ПСЛ ¿s5^...... 4ÜU

33)

Г, после NOBASIL. 200

стер ил НС1ШЛ IOJ

слой глред ПО!

\

■ слов пере» NOBftSIL

. слой o<Ktt N06ASIU

«овзгремеым crcjrtKi «evix-.s

О 500 10X1

2000 2500 3000 3503 40С0

а) б)

Рисунок 13 - Сравнительный анализ результатов АЫЭУЭ и разработанной

программы по графикам изменения температуры во времени >>

т

а) б)

Рисунок 14 - Сравнительный анализ результатов ANSYS и разработанной программы по эквивалентным напряжениям (Мизес) 4. Структура и основные модули автоматизированной системы исследований многослойных конструкций

Разработанная структурно-функциональная схема автоматизированной системы научных исследований многослойных противопожарных преград (Рис.15) включает в себя блоки моделирования, вычислительных исследований и эксперимента, в которых реализованы математического моделирования, разработки программы расчета, планирования и обработки полученных данных. Представлены функциональные и алгоритмические схемы разработанной программы расчета, схемы взаимодействия модулей программы и структуры таблиц баз данных.

Во второй части главы представлено описание интерфейса программы. Программа является отражением теоретических, проведенных автором, исследований и представляет собой программный код, написанный в среде математического программирования Mat Lab (Рис.16).

Техническое заданий

е предложение

Исследователь (прэекткроешк)

М а т е м ат н.ческая модель

Программа расчета

эннслнгепьный эксперимент (тестовый)

Результаты

Планирование вычислительного эксперимента

Вычислительный эксперимент

—Выбор ряцдамзпьногЛ решения

Результаты модельного эксперимента

; Зиспериметальные исследования

Экспериментальный от енд

Иамеритегано-ннформационная система

Планирование эксперимента

Автоматизированная обработки данных

Результаты натурного эксперимента

Принятие решении

Рисунок 15 - Структурно-функциональная схема АСНИ

Рисунок 16 - Главное окно программы

Программа позволяет проводить тепловой расчет многослойной конструкции и расчет термо-напряженно-деформированного состояния конструкции. (Рис. 17)

"о 93) ТОЮ 1ЭМ 2ОТ 25Ш да» зеш

а) Зависимость температуры от времени б) Эквивалентные напряжения

Рисунок 17 - Окна результатов В заключительном разделе главы представлен алгоритм проектирования многослойных конструкций на базе разработанной программы и рассмотрены его основные этапы.

Заключение

В ходе диссертационного исследования была решена актуальная научно-практическая задача по созданию средств автоматизации научных исследований и практического инструментария проектирования многослойных противопожарных дверей, основанная на формировании математических моделей, алгоритмов и программ расчета. При выполнении работы были решены все поставленные задачи, получены следующие результаты и сделаны основные выводы:

1. Проведенный информационный поиск показал отсутствие исследований по решению данного класса инженерных задач и специальных средств автоматизации научных исследований. При этом показана необходимость применении для повышения эффективности и снижения сроков проектирования компьютерных средств моделирования противопожарных конструкций.

2. Теоретический анализ на основе кусочно-линейной интерполяции табличных значений теплофизических свойств конструкционных материалов показал значительное влияние температуры в диапазоне Т=0 - 1100 °С на изменение плотности (4,7%), коэффициента теплопроводности (49,5%), коэффициента упругости (97,7%), теплоемкости (52,5%). Это свидетельствует о необходимости учета влияния изменения температуры в процессе прогрева на свойства материалов, что должно найти отражение при моделировании и расчете конструкций.

3. Разработаны математические модели и методы расчета напряженно-деформированного состояния противопожарных многослойных дверей на основе базовых соотношений теплопроводности и термоупругости с учетом комплекса граничных условий и переменных теплофизических свойств конструкционных элементов.

4. Впервые решена задача расчета прогрева многослойной ограждающей

двери на основе нестационарного уравнения теплопроводности с использованием метода конечных элементов. Получены результаты влияния взаимного расположения материалов теплоизолирующего пакета, их структуры и свойств на распределение температуры по толщине конструкции.

5. Проведено численное решение задачи по нахождению напряженно-деформированного состояния элементов конструкции, позволившее сделать вывод об эффективности использования метода конечных элементов при решении данного класса задач. В частности, было отмечена возможность повышения предела огнестойкости путем применения рациональных сочетаний современных теплоизоляционных материалов.

6. Разработана программа расчета в среде программирования MatLab противопожарных многослойных дверей, позволяющая рассчитать напряженно-деформированное состояние и поля температур с учетом изменения в процессе прогрева теплофизических свойств конструкционных материалов.

7. Проведен сравнительный анализ теоретических результатов с экспериментальными данными, который показал удовлетворительное согласование результатов, а также тестирование полученных данных с результатами расчета в программной среде ANSYS.

8. Разработанные средства автоматизации нашли практическое применение на предприятиях НПО «Пульс», что свидетельствует об,эффективности полученных результатов при проведении проектных инженерных расчетов противопожарных конструкций.

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих публикациях Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Журавлев В.И. Расчет температурных напряжений в многослойных пластинах

[Текст] / Д.В. Александров, C.B. Майоров, Л.А. Савин // Известия ОрелГТУ. Фундаментальные проблемы техники и технологии. - Орел, 2008 №3-6 - с. 31 -35.

2. Журавлев В.И. Расчет температурных полей в многослойных пластинах методом конечных элементов [Текст] / Д.В. Александров, A.A. Стручков // Известия ОрелГТУ. Фундаментальные проблемы техники и технологии. - Орел, 2009 №6 - с. 48 - 52.

3. Журавлев В.И. Конечно-элементная реализация метода расчета напряженно-деформированного состояния многослойных конструкций.[Текст]/А.А. Стручков, C.B. Майоров, Л.А. Савин //Известия ОрелГТУ. Фундаментальные проблемы техники и технологии. - Орел, 2010 №6-2 - с. 136 - 140. (в печати).

В прочих изданиях

4. Журавлев В.И. Оптимизация параметров многослойных противопожарных преград [Текст] / Д.В. Александров, C.B. Майоров // ИНЖИНИРИНГ-2009: сб. науч. тр. Региональной науч.-практической конференции - Орел, «Издательский дом «Орловская литература и книгоиздательство»и К», 2009. - с. 264267.

5. Журавлев В.И. Математическая модель расчета температурных полей многослойных конструкций методом конечных элементов [Текст] /В.Г. Баралейчук// Ударно-вибрационные системы машины и технологии. Материалы IV международного научного симпозиума - Орел: ОрелГТУ, 2010. - с. 297 - 304.

6. Журавлев В.И. Термопрочность конструктивных элементов. II Ударно-вибрационные системы машины и технологии. Материалы IV международного научного симпозиума - Орел: ОрелГТУ, 208. - с. 297 - 304.

7. Свидетельство о регистрации программы расчета для ЭВМ № 2011612147 «Программа расчета предельных состояний противопожарных преград».

Подписано к печати 7? Н 20//г. Тираж 100 экз. Объем 1 п.л. Заказ № 2125 Отпечатано на полиграфической базе ФГБОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК» Адрес: 302030, г. Орел, ул. Московская, 65

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИССЛЕДОВАНИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ.

1.1 Назначение и виды противопожарных преград.

1.2 Анализ исследований в рассматриваемой области.

1.3 Объект и структура исследования.

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ МНОГОСЛОЙНЫХ ПРОТИВОПОЖАРНЫХ ПРЕГРАД.

2.1 Расчетная схема многослойных противопожарных преград.

2.2 Математическая модель многослойных конструкций.

2.3 Влияние геометрических и теплофизических факторов на напряженно-деформированное состояние многослойных конструкций.

3. КОМПЛЕКСНАЯ ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ РАЗРАБОТАННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ.

3.1 Экспериментальные исследования противопожарных дверей.

3.2 Тестирование математической модели с использованием АМ8У8.

3.3 Результаты сравнительного анализа.

4. СТРУКТУРА И ОСНОВНЫЕ МОДУЛИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЙ МНОГОСЛОЙНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.

4.1 Функциональная структура программного комплекса.

4.2 Алгоритмическая и программная реализация.

4.3 Программа расчета многослойных конструкций.

4.4 Вопросы исследования многослойных конструкций.

Актуальность темы. Важнейшим этапом проектирования является проведение комплекса научных исследований создаваемых объектов, которые, в общем случае, включают в себя физические натурные и модельные эксперименты, а также задачи моделирования. Для повышения конкурентоспособности, снижения сроков проектирования и стоимости изделий, разработки технологической оснастки необходимо применять современные средства автоматизации научных исследований и системы автоматизированного проектирования. Одним из перспективных направлений повышения эффективности опытно-конструкторских работ и технологической подготовки производства является реализация подхода, объединяющего применение средств автоматизации при проведении теоретических и экспериментальных исследований, включая этапы моделирования, подготовки и проведения физических и вычислительных экспериментов с целью получения информации для принятия решения.

Современная статистика пожаров отражает данные, которые говорят об увеличении так называемых крупных пожаров, сложных для тушения и приносящих значительный материальный ущерб, что влечет за собой необходимость проведения работ, мероприятий и исследований в области защиты и предотвращения от пожаров, с целью снижения числа погибших и размеров материального ущерба. Основным нормативным документом, регламентирующим общие требования пожарной безопасности к объектам защиты различного назначения на всех стадиях их жизненного цикла: исследование, разработка нормативных документов, конструирование, проектирование, изготовление, строительство, выполнение услуг (работ), испытание, закупка продукции по импорту, продажа продукции (в том числе на экспорт), хранение, транспортирование, установка, монтаж, наладка, техническое обслуживание, ремонт (реконструкция), эксплуатация (применение) и утилизация, является ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования. В рамках которого, важное место в системе противопожарной пассивной защиты занимают противопожарные преграды - конструкции в виде стен, перегородок, перекрытий или объемных элементов зданий, предназначенные для предотвращения распространения пожара и продуктов горения из помещения или пожарного отсека с очагом пожара в другие помещения в течение нормируемого времени.

Важными элементами строительных конструкций, влияющих на предел их огнестойкости и, как следствие, на возможности дальнейшего распространения горения и создания условий для его успешной ликвидации и эвакуации людей, являются противопожарные двери (так называемые местные противопожарные преграды) - конструктивный элемент, служащий для заполнения проемов в противопожарных преградах и препятствующий распространению пожара в примыкающие помещения в течение нормируемого времени, характеристики которых, во многом определяют вероятные сценарии распространения очага возгорания по помещениям здания.

Несмотря на достаточно широкое разнообразие конструкций противопожарных дверей основной их сборочной единицей, оказывающей критическое значение на характеристики огнестойкости, является дверное полотно. Конструкция которого, в общем случае, представляет собой замкнутый параллелепипед, выполненный из листового материала и внутренних теплоизоляторов (п-слойная пластина). Сочетание того или иного вида теплоизоляционного материала позволяет достичь необходимого предела огнестойкости конструкции. Современные тенденции в области изготовления конкурентоспособных противопожарных дверей предполагают использование новых материалов и их сочетаний. При этом использование новых современных материалов и/или их сочетаний сопряжено с рядом задач, требующих решения на этапе проектирования и отработки нового изделия. К одной из таких задач относится расчет предела огнестойкости (т.е. времени достижения критической или предельно допустимой температуры) нового изделия и материальных затрат на его реализацию. В настоящее время, создание многослойной конструкции с необходимыми механическими, теплоизоляционными и другими свойствами - это сложная проектировочная задача, требующая большого опыта и интуиции инженера.

Анализ опубликованных работ, посвященных расчетам и проектированию многослойных конструкций, позволяет сделать вывод об отсутствии работ в области разработки средств автоматизации научных исследований и инструментальных средств проектирования многослойных ограждающих конструкции. Абсолютное большинство работ посвящено практическим рекомендациям при проектировании тех или иных видов многослойных конструкций, основанных на сложившейся практике проектирования данного вида изделий, а расчеты теплопередачи по толщине данной конструкции в основном носят упрощенный характер и не отражают нестационарной постановки данной задачи.

Актуальность исследований в данной области определяется практической потребностью в разработке средств автоматизации научных исследований многослойных ограждающих конструкций, позволяющих проводить оптимизацию выбора и месторасположения материалов в составе многослойной конструкции, с необходимой точностью и меньшими трудозатратами.

Объектом исследования диссертационной работы являются средства автоматизации научных исследований многослойных ограждающих конструкций, предназначенных для выполнения функций противопожарной защиты.

Предметом исследования являются математические модели, алгоритмы и программа расчета теплофизических процессов в многослойных противопожарных конструкциях.

Целью диссертационного исследования является совершенствование этапов конструкторской и технологической подготовки производства на основе разработки средств автоматизации научных исследований, включающей элементы планирования физических и вычислительных экспериментов, математический аппарат и программу расчета напряженно-деформированного состояния и полей температур в элементах многослойных противопожарных конструкций.

Для достижения сформулированной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1) проведение информационного поиска в области расчета и моделирования многослойных противопожарных преград;

2) разработка математической модели и алгоритма численного решения расчета напряженно-деформированного состояния и полей температур;

3) выявление зависимостей теплофизических свойств на основе линейно-кусочной интерполяции.

4) разработка практического инструментария в виде программы расчета характеристик многослойных противопожарных конструкций;

5) проведение комплекса вычислительных экспериментов по оценке влияния рабочих и геометрических параметров теплоизоляционного пакета на пределы огнестойкости противопожарных дверей;

6) проведение сравнительного анализа результатов теоретических и экспериментальных исследований;

7) доказательство адекватности разработанных теоретических моделей на основе верификации результатов программы расчета.

Научная новизна исследовательской работы

1. Разработаны средства автоматизации научных исследований многослойных противопожарных конструкций для проведения теоретических и экспериментальных исследований, отличительной особенностью которых является наличие автоматизированных средств расчета и определение рациональных технических решений, возможность сокращения сроков проведения и затрат на дорогостоящие натурные испытания данного типа изделий.

2. На основе базовых положений теплопроводности и термоупругости разработаны математические модели и алгоритмы расчета напряженно-деформированного состояния многослойных противопожарных конструкций с учетом комплекса обоснованных допущений, граничных условий и переменных теплофизических свойств конструкционных элементов.

3. Предложен алгоритм расчета прогрева многослойной ограждающей конструкции, в основе которого лежит решение нестационарного уравнения теплопроводности методом конечных элементов, особенностью которого является возможность определения влияния взаимного расположения материалов теплоизолирующего пакета, их структуры и свойств на распределение температуры по толщине конструкции.

4. Разработана программа расчета многослойных противопожарных конструкций, представляющая собой практический инструментарий проектирования и позволяющая обеспечить выбор рациональных параметров конструкции.

Методы исследования. Анализ актуальных задач в рассматриваемой предметной области проводился на основе комплексного информационного поиска. Решение задач расчета полей температур, при определении температурных «апряжений « деформаций, осуществлялось аналитическим и численными методами. Определение зависимостей теплофизических свойств конструкционных материалов проводилось на основе линейно-кусочной интерполяции. Впервые для расчета тепловых эффектов в многослойных противопожарных дверях был реализован метод конечных элементов с использованием полиномов в качестве базисных функций. Вычислительный эксперимент проводился с использованием программы, разработанной в среде МайаЬ.

Достоверность полученных результатов обеспечивается корректностью постановки и формализации задач, обоснованностью используемых теоретических зависимостей, принятых допущений и ограничений, применением апробированных методов решения и анализа, что подтверждается качественным и количественным согласованием результатов теоретических и экспериментальных исследований, а также внедрением результатов в промышленность.

Практическая значимость работы и внедрение результатов заключается в том, что разработанные средства автоматизации научных исследований, включающие математическую модель, алгоритмы и программу расчета используются при проектировании противопожарных дверей на предприятиях НПО «Пульс», г.Москва, а также при разработке программного обеспечения для расчета нестационарной теплопроводности в модуле конечно-элементного анализа Structure3D систем АРМ WinMachine и АРМ Civil Engineering.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, включая 8 статей в научных сборниках и журналах и 1 свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений, имеет 144 страницы основного текста, 93 рисунка, 14 таблиц. Библиография включает 107 наименований.

Заключение

В ходе диссертационного исследования была решена актуальная научно-практическая задача по созданию средств автоматизации научных исследований и практического инструментария проектирования многослойных противопожарных конструкций, основанная на формировании математических моделей, алгоритмов и программы расчета. При выполнении работы были решены все поставленные задачи, получены следующие результаты и сделаны основные выводы:

1. Проведенный информационный поиск показал отсутствие исследований по решению данного класса инженерных задач и специальных средств автоматизации научных исследований. При этом показана необходимость применения, для повышения эффективности и снижения сроков проектирования, компьютерных средств моделирования противопожарных конструкций.

2. Теоретический анализ на основе кусочно-линейной интерполяции табличных значений теплофизических свойств конструкционных материалов показал значительное влияние температуры в диапазоне Т=0 - 1100 °С на изменение плотности (4,7%), коэффициента теплопроводности (49,5%), коэффициента упругости (97,7%), теплоемкости (52,5%). Полученные результаты свидетельствуют о необходимости учета влияния изменения температуры в процессе прогрева на свойства материалов, что должно найти отражение при моделировании и расчете конструкций.

3. Разработаны математические модели и методы расчета напряженно-деформированного состояния многослойных противопожарных конструкций на основе базовых соотношений теплопроводности и термоупругости с учетом комплекса граничных условий и переменных теплофизических свойств конструкционных материалов.

4. Предложен алгоритм расчета прогрева многослойной ограждающей конструкции, в основе которого лежит решение нестационарного уравнения теплопроводности методом конечных элементов, особенностью которого является возможность определения влияния взаимного расположения материалов теплоизолирующего пакета, их структуры и свойств на распределение температуры по толщине конструкции.

5. Проведено численное решение задачи по нахождению напряженно-деформированного состояния элементов конструкции, позволившее сделать вывод об эффективности использования метода конечных элементов при решении данного класса задач. В частности, было отмечена возможность повышения предела огнестойкости путем применения рациональных сочетаний современных теплоизоляционных материалов.

6. Разработана программа расчета в среде программирования MatLab многослойных противопожарных конструкций, позволяющая рассчитать напряженно-деформированное состояние и поля температур с учетом изменения в процессе прогрева теплофизических свойств конструкционных материалов.

7. Проведен сравнительный анализ теоретических результатов с экспериментальными данными, который показал удовлетворительное согласование результатов, а также тестирование полученных данных с результатами расчета в программной среде ANS YS.

8. Разработанные средства автоматизации нашли практическое применение на предприятиях НПО «Пульс», а также при разработке программного обеспечения для расчета нестационарной теплопроводности в модуле конечно-элементного анализа Structure3D систем АРМ WinMachine и АРМ Civil Engineering, что свидетельствует об эффективности полученных результатов при проведении проектных инженерных расчетов многослойных противопожарных конструкций.

На основании полученных результатов был сделан вывод о том, что использование метода конечных элементов, для решения задач расчета прогрева многослойных пластин и нахождения напряженнодеформированного состояния этих конструкций в результате температурного воздействия, позволяет получить более точные данные по сравнению с другими способами решения данных задач, а разработанное программное обеспечение на его основе, способно в существенной мере упростить задачу разработки многослойных ограждающих конструкций и сократить затраты на этапе их проектирования и освоения.

1. Артыкпаев Е.Т. О некоторых задачах теории теплопроводности // ИФЖ. 1964.Т. 7. №10. С. 80-84.

2. Бартелами Б., Крюппа Ж. Огнестойкость строительных конструкций/ Пер. с франц.; Под ред. В.В. Жукова,-М.: Стройиздат, 1985. 216 с.

3. Беляев Н.М., Рядно A.A. Методы нестационарной теплопроводности. М.: Высш. школа, 1978. 328 с.

4. Беляев Н.М., Рядно A.A. Методы теории теплопроводности: Учеб. пособ. для вузов. Ч. 2. М.: Высш. школа, 1982. 304 с.

5. Биргер И.А., Пановко Я.Г. Прочность, устойчивость, колебания. Том 1.-М.: Машиностроение, 1968- 831 с.

6. Беликов В.И., Шаронова О.В., Бойков Т.П. Определение эффективного значения температуропроводности плоской сложной системы // Теплообмен и гидродинамика: Сб. тр. Красноярск, 1981. С. 35—43.

7. Бушев В.П., Пчелинцев В.А., Федоренко B.C., Яковлев А.И. Огнестойкость зданий.-М.: Стройиздат, 1986.-224с., ил.

8. Булавин П.Е., Кащеев ВМ. Решение неоднородного уравнения теплопроводности для многослойных тел // ИФЖ. 1964. Т. 7. № 9. С. 71-77.

9. Брюханов О.Н., Шевченко С.Н., Тепломассообмен. Издательство: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2005г., 464 с.

10. Ю.Ваничев А.П. Приближенный метод решения задач теплопроводности при переменных постоянных // Изв. АН СССР. ОТН, 1946. № 12. С. 1767-1774.

11. П.Греберг Э., Эрк С. Основы учения о теплообмене М. Издательство иностранной литературы, 1958 г., 565 стр.

12. Григорьев Б.А., Цветков Ф.Ф. Тепломассообмен: Учебное пособие для ВУЗов. 2-изд., испр. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2005. - 550 е., ил.

13. Гринченко В.Т., Улитко А.Ф. Об одной смешанной граничной задаче теплопроводности для полупространства // ИФЖ. 1963. Т. 6. № 10. С. 66-71.

14. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов: Справ, кн. Л.: Энергия, 1974. 264 с.

15. Ерохов, К. JI. Испытания и расчет железобетонных панелей с огнезащитным слоем на огнестойкость : автореф. дис. на соиск. учен, степ, к.т.н.: 05.23.17; 05.26.03 / Ерохов Константин Львович. Москва, 2005. -27 с.

16. Египко В.М. Организация и проектирование систем автоматизации научно-технических экспериментов. Киев "Наукова Думка", 1978, 232с.

17. Зарубин B.C. Прикладные задачи термопрочности элементов конструкций // М.: Машиностроение, 1985. 296 с.

18. Зарубин B.C. Инженерные методы решения задач теплопроводности. М.: Энергоатомиздат, 1983. 328 с.

19. Зарубин B.C., Осадчий Я.Г. Нестационарная теплопроводность в многослойной пластине // Изв. вузов СССР. Сер. Машиностроение. 1978. №3. С. 76-82.

20. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975, 541 с.

21. Иоссель Ю.А., Павловский P.A. Эффективные приближенные решения двух смешанных задач стационарной теплопроводности при условии конвективного теплообмена // ИФЖ. 1970. Т. 19. № 4. С. 729-736.

22. Ильин, К. А. Деформирование аппаратов колонного типа при динамическом воздействии взрывной волны с учетом свойств грунта: автореферат дис. . кандидата технических наук : 05.26.03 / Ильин Кирилл Анатольевич. Уфа, 2007. - 170 с.

23. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел A.C. Теплопередача- М.: Энергоиздат, 1981.-416 с.

24. Карташов Э.М., Ремизова О.Н. Новые интегральные соотношения в теории нестационарного теплопереноса на основе уравнения гиперболического типа. // Изв. вузов, серия Энергетика. 2001. № 6. С. 44—56.

25. Кайданов А.И. О выборе координатных функций при решении краевых задач методом Галеркина // ИФЖ. 1970. Т. 18. № 2. С. 309-315.

26. Камель Х.А., Эйзенштейн Г.К. Автоматическое построение сетки в двух- и трехмерных составных областях // Расчет упругих конструкций с использованием ЭВМ. Т. 2. М.: Машиностроение, 1974. С. 21-25.

27. Карслоу Г, Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука, 1964. 488 с.

28. Карташов Э.М. Метод интегральных преобразований в аналитической теории теплопроводности твердых тел. // Изв. РАН. Энергетика. 1993. №2. С. 99-127.

29. Карташов Э.М. Расчеты температурных полей в твердых телах на основе улучшенной сходимости рядов Фурье-Ханкеля. // Изв. РАН. Энергетика. 1993. № 3. С. 106-125.

30. Карташов Э.М. Аналитические методы в теплопроводности твердых тел. М.: Высшая школа, 1979.415 с.

31. Карташов Э.М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел. М.: Высшая школа, 1985. 480 с.

32. Карташов Э.М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел. М.: Высшая школа, 2001. 550 с.

33. Карташов Э.М. Аналитические методы решения краевых задач теплопроводности с разнородными граничными условиями на линиях. (Обзор. Часть 1) // Изв. АН СССР. Сер. Энергетика и транспорт. 1986. №5. С. 125-149.

34. Карташов Э.М. Аналитические методы решения смешанных граничных задач теории теплопроводности. (Обзор. Часть II). // Изв. АН СССР. Сер. Энергетика и транспорт. 1986. № 6. С. 116-129.

35. Карташов Э.М. Аналитические методы решения краевых задач нестационарной теплопроводности в областях с движущимися границами. (Обзор, посвященный 275-летию Российской академии наук). // Инжен.-физич. журнал. 2001. Том 74. № 2. С. 171-195.

36. Карташов Э.М. Новые интегральные представления аналитических решений краевых задач нестационарного переноса в областях с движущимися границами. // Инжен.-физич. журнал. 1999. Т. 72. № 5. С. 825-836.

37. Карташов Э.М., Партой В.З. Динамическая термоупругость и проблемы термического удара. // Итоги науки и техники. Серия Механика деформируемого твердого тела. М.: ВИНИТИ, 1991. Т. 22, С. 55-127.

38. Кит Г.С., Побережный О.В. Термоупругие напряжения в пластине с трещиной при наличии теплообмена с боковых поверхностей // Докл. АН УССР. 1970.№ 10. Сер. А. С. 915-917.

39. Каплун А.Б., Морозов Е.М., Ольферьева М.А. ANSYS в руках инженера: Практическое руководство. М.: Едиториал УРСС, 2003. 272 с.

40. Карташов Э.М. Проблема теплового удара в области с движущейся границей на основе новых интегральных соотношений // Изв. АН, серия Энергетика. 1997. № 4. С. 122-137.

41. Коваленко А.Д. Основы термоупругости. Киев: Наукова думка, 1970. 305 с.

42. Коваленко А.Д. Введение в термоупругость. Киев: Наукова думка, 1965.-204 с. ил.

43. Коган М.Г. Применение методов Галеркина и Канторовича в теории теплопроводности // Исследование нестационарного тепло- и массообмена: Сб. тр. Минск, 1966. С. 42-51.

44. Коган М.Г. Нестационарная теплопроводность в слоистых средах // ЖТФ. 1957. 27. №3. С. 522-531.

45. Коздоба JI.A. Вычислительная теплофизика. Киев: Наукова думка, 1992.224 с.

46. Кудинов В.А., Калашников В.В., Лаптев Н.И., Гнеденко В.В. Теплообмен и тепловое воспламенение в многослойных конструкциях. Самара: СамГТУ, 1995. 280 с.

47. Кудинов В.А. Способ построения координатных систем при решении задач нестационарной теплопроводности для многослойной пластины. // Изв. АН СССР. Сер. энергетика и транспорт. 1986. № 5. С. 150-154.

48. Кудинов В.А., Дикоп В.В., Габдушев Р.Ж., Левин Д.В., Стефанюк С.А. Об одном методе определения собственных чисел в нестационарных задачах теплопроводности. // Изв. АН. Энергетика. 2002. № 4. С. 112117.

49. Кудинов A.A., Кудинов В.А. Теплообмен в многослойных конструкциях.-Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1992. 136 с.

50. Кудинов В.А., Воробьев Б.В., Росляков А.Д., Денисов А.Ю. Аналитические решения нестационарных трехмерных задач теплопроводности для многослойных тел // Изв. АН СССР. Сер. энергетика и транспорт. 1991. № 3. С. 151-157.

51. Кудинов В.А., Калашников В.В., Карташов Э.М. Аналитические решения задач тепломассопереноса и термоупругости для многослойных конструкций. М.: Высшая школа, 2005. 430 с.

52. Кудинов В.А., Калашников В.В., Карташов Э.М., Лаптев Н.И., Сергеев С.К. Тепломассоперенос и термоупругость в многослойных конструкциях. М.: Энерго-атомиздат, 1997. 426 с.

53. Кузьмин Ю.Н. Плоская задача теории теплопроводности для слоя со смешанными граничными условиями // ЖТФ. 1966. Т. 36. № 8. С. 13331338.

54. Лыков A.B. Теория теплопроводности. М.: Высш. школа, 1967. 600 с.

55. Лыков A.B. Тепломассоперенос: Справочник. М.: Энергия, 1978. 480 с.

56. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. Изд. 2-е, М.: Энергия, 1977. 344 с. ил.

57. Меерович И.Г. Температурное поле в многослойных системах с переменными физическими свойствами // ИФЖ. 1967. Т. 12. № 4. С. 484-490.

58. Мельник, А. А. Разработка системы защиты от огневого и теплового воздействия бортовых накопителей информации воздушного транспорта : дис. . канд. техн. наук : 05.26.03/ Мельник Александр Анатольевич. Санкт-Петербург, 2004 - 147 с.

59. Моделирование пожаров и взрывов / Под ред. Брушлинского H.H. и Корольченко А .Я. М.: Пожнаука, 2000. - 492 с.

60. Ми Зуи Тхань Ограничение распространения пожара по жилым зданиям конструктивными методами: дис. . канд. техн. наук : 05.26.03 / Ми Зуи Тхань. Москва, — 170 с.

61. Мукоед Н.И, Журавленко В.Я. Решение задач теплопроводности в многослойных средах методом суммарных представлений // Теплофизика и теплотехника. Киев: Наукова думка, 1974. Вып. 26. С. 110-112.

62. Мучник Г.Ф., Зайденман И.А. Нестационарная теплопроводность в многослойных средах. 1. Общие решения для плоских систем // ИФЖ. 1962. № 12. С. 71-76.

63. Наптваридзе О. О задачах для уравнения теплопроводности со смешанными граничными условиями // Дифференциальные уравнения. 1968. Т. 4. №7. С. 1283-1288.

64. Норри Д.Ж., Де Фриз. Введение в метод конечных элементов. М.: Мир, 1981.304 с.

65. Павловский P.A. О решении плоской стационарной задачи теплопроводности со смешанными граничными условиями // Исследования по теплопроводности. Минск: ИТМО им. А. В. Лыкова, 1967.576 с.

66. Панасюк В.В., Саврук М.П., Солтые И.Ф. Задачи теплопроводности и термоупругости для пластины с трещинами при разрывных температурных условиях на их берегах // Физ.-хим. механика материалов. 1976. № 5. С. 60-64.

67. Папкович П.Ф. Теория упругости. Оборониз, JI.-M., 1939.

68. Подстригач Я.С, Коляно Ю.М. Обобщенная термомеханика. Киев: Наук, думка, 1976.312 с.

69. Потемкин, В. Г. MatLab 6 : среда проектирования инженерных приложений/ В. Г. Потемкин М. : Диалог МИФИ, 2003. - 448 с.

70. Пехович А.И., Жидких В.М. расчеты теплового режима твердых тел. Л.: Энергия, 1976. 362 с.

71. Пехотиков, А. В. Огнестойкость изгибаемых стальных конструкций : автореферат дис. . кандидата технических наук : 05.26.03 / Пехотиков Андрей Владимирович. Москва, 2008. - 172 с.

72. Полежаев Ю.В., Юревич Ф.Б. Тепловая защита. М: Энергия, 1976. 392 с.

73. Постнов В.А., Хархурин И.Я. Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций. М.: Судостроение, 1974. 342 с.

74. Побережный О.В., Гайвась И.В. Влияние нестационарного температурного поля и теплоотдачи пластины на коэффициенты интенсивности напряжений // Прикл. механика (АН УССР). 1982. Т. 18. №6. С. 124-127.

75. Пятков, В. Н. Противопожарная защита автомобильных цехов: автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н.: 05.26.03/ Пятков Виктор Николаевич. Москва, 2005. - 24 с.

76. Расчет трехслойных конструкций: Справочник. В. Н. Кобелев, JI. М. Коварский, С. И. Тимофеев; Под общ. ред. В. Н. Кобелева. М.: Машиностроение, 1984. — 304 с.

77. Редзко И.П., Скрябина Л.П. Решение краевой задачи уравнения теплопроводности для полуплоскости при смешанных (первого и третьего-го рода) граничных условиях // Тр. по физ.-мат. наукам. Куйбышев: КптИ, 1970. С. 63-73.

78. Родин, В. С. Противопожарная защита гостиничных комплексов: дис. . канд. техн. наук: 05.26.03/ Родин Владимир Степанович. Москва, 2004. - 220 с.

79. Ройтман В.М. Инженерные решения по оценке огнестойкости проектируемых и реконструируемых зданий. Ассоциация "Пожарная безопасность и наука", 2001 г. 385 е., ил.

80. Ройтман М.Я. Противопожарное нормирование в строительстве. М.: Стройиздат, 1985. - 390 с.

81. Сегерлинд Д. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979.

82. Синицын Н.В., Петропавловский A.A., Никитин A.M. Автоматизированные системы научных исследований. М.: Знание, 1987. 64 с.

83. Темкин А.Г. Обратные методы теплопроводности. М.: Энергия, 1973.464 с.

84. Темников A.B., Игонин В.И., Кудинов В.А. Приближенные методы решения задач теплопроводности: Учеб. пособ. Куйбышев:: КПтИ. 1982. 90 с.

85. Термопрочность деталей машин / Под. ред. И.А. Биргера и Б.Ф. Шорра. М.: Машиностроение, 1975. 455 с.

86. Теплофизические свойства веществ: Справочник. М.: Госэнергоиздат, 1956.-367 с.

87. Теплотехника / В.Н. Луканин, М.Г. Шатров, Г.М. Камфер и др.; под ред. В.Н. Луканина. М.: Высшая школа, 2002. - 671 с.

88. Трофимов Е.П. Стационарное температурное поле прямоугольной пластины со смешанными граничными условиями на одной из ее сторон // ИФЖ. 1972 № 23 № 4. С. 754-755.

89. Формалев В.Ф. Метод конечных элементов в задачах теплообмена: Учеб. пособ. М.: МАИ, 1991. 64 с.

90. Ханжов А.Д. Об одной смешанной граничной задаче теплопроводности для полубесконечной пластины // ИФЖ. 1966. Т. 11. № 5. С. 658-661.

91. Хрусталев А.Ф. Об одной стационарной задаче теории теплопроводности для плоскопараллельного слоя // ИФЖ. 1964. Т. 7. № 8. С. 47-49.

92. Хрусталев А.Ф. О теплопроводности неограниченной плоской стенки // ИФЖ. 1963. Т. 6. № 2. С. 82-57.

93. Цой П.В. Методы расчета задач тепломассопереноса. М.: Энергоатомиздат, 1984.423 с.

94. Шорин€. Н., Теплопередача, 2 изд., М., 1964 423 с.

95. Шиммел М.Л., Бек, Дональдсон. Эффективный коэффициент теплопроводности многослойного композитного материала // Теплопередача. 1977. № 3. С. 130—136.

96. Фомичев Н.И. Автоматизированные системы научных исследований: Учеб. пособие; Яросл. гос. ун-т. Ярославль, 2001. - 112 с.

97. Формалев В.Ф. Метод конечных элементов в задачах теплообмена: Учеб. пособ. М.: МАИ, 1991. 64 с.

98. Штамм К., Витте X. Многослойные конструкции. Перевод с немецкого Т. Н. Орешниной; Под редакцией С. С. Кармилова, М.: Стройиздат, 1983.-300 с. ил.

99. ГОСТ 12.1.004-91* ССБТ «Пожарная безопасность. Общие требования»

100. ГОСТ 12.1.019-79* ССБТ «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты»

101. ГОСТ 12.1.033-81* ССБТ «Пожарная безопасность. Термины и определения»

102. ГОСТ 30247.0-94 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования»

103. ГОСТ 30247.1-94 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции»

104. ГОСТ 30247.2-97 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Двери и ворота»

105. СНиП 21-01 -97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений»

106. СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений»

107. Пособие к СНиП 21-01-97«Пожарная безопасность зданий и сооружений» МДС 21-1.98. Москва, 1998 г.