Konstantin E Nikitin | Moscow State University of Civil Engineering (original) (raw)

Papers by Konstantin E Nikitin

Stroitelʹnaâ mehanika inženernyh konstrukcij i sooruženij, Sep 28, 2022

Аннотация. Приведены результаты сравнительного исследования нескольких конечно-элементных моделей... more Аннотация. Приведены результаты сравнительного исследования нескольких конечно-элементных моделей ребристых монолитных железобетонных перекрытий. На примере монолитного перекрытия с редко проходящими ребрами, расположенными по сетке колонн, анализируются три часто используемые в расчетной практике модели, включающие в себя стержни и тонкостенные элементы. В первой модели плита и ребра рассматриваются по-отдельности, в рамках поэтажной схемы конструкции. Вторая модель содержит связанные друг с другом конечные элементы плиты и стержневые элементы ребер. Третья модель состоит целиком из тонкостенных конечных элементов, моделирующих как плиту, так и ребра перекрытия. Также рассматривается модель перекрытия в постановке задачи в рамках теории упругости. Перекрытие представляется в виде жестко связанных друг с другом массивных тел ребер и плиты. Стержни арматуры внутри бетонного массива включаются в состав модели в виде отдельных объемных тел. Данная модель служит своеобразным эталоном для оценки точности получаемых результатов. Ее расчет выполняется в конечно-элементном комплексе Ansys. Осуществляется сравнение результатов расчетов, выполненных по различным расчетным моделям. Делается заключение о точности получаемых результатов. Существенным отличием предлагаемой работы от аналогичных исследований, посвященных выбору расчетных схем ребристых перекрытий, является учет влияния армирования на работу конструкции. Ключевые слова: железобетонные конструкции, ребристое перекрытие, метод конечных элементов, расчетные схемы Для цитирования Никитин К.Е., Кирсанов О.А. Сравнительное исследование конечно-элементных методик расчета ребристых железобетонных перекрытий // Строительная механика инженерных конструкций и со

IOP conference series, May 1, 2017

View the article online for updates and enhancements. You may also like Analysis of stability and... more View the article online for updates and enhancements. You may also like Analysis of stability and bearing capacity of reinforced panels made of composite materials under shear O V Mitrofanov and M Osman-Accurate analysis of steady state response of fully clamped orthotropic functionally graded rectangular plates J H Fan, D L Rong, Z Z Tong et al.

IOP conference series, Feb 1, 2018

The article is concerned with a methodology of optimal design of geometrically nonlinear (flexibl... more The article is concerned with a methodology of optimal design of geometrically nonlinear (flexible) shells of revolution of minimum weight with strength, stability and strain constraints. The problem of optimal design with constraints is reduced to the problem of unconstrained minimization using the penalty functions method. Stress-strain state of shell is determined within the geometrically nonlinear deformation theory. A special feature of the methodology is the use of a mixed finite-element formulation based on the Galerkin method. Test problems for determining the optimal form and thickness distribution of a shell of minimum weight are considered. The validity of the results obtained using the developed methodology is analyzed, and the efficiency of various optimization algorithms is compared to solve the set problem. The developed methodology has demonstrated the possibility and accuracy of finding the optimal solution.

Advanced Materials Research, Apr 1, 2014

A numerical method for mixed finite-element formulation shallow shells of revolution is developed... more A numerical method for mixed finite-element formulation shallow shells of revolution is developed. Orthotropic material model is considered. Final equations are derived by the Galerkin’s method. Results of solution of test task are represented. Results precision and convergence are analyzed.

Istraživanja i projektovanja za privredu, 2017

A fi nite-element methodology for studying the forced oscillations of orthotropic fl exible shall... more A fi nite-element methodology for studying the forced oscillations of orthotropic fl exible shallow shells relative to the initial deformed state defi ned on the basis of a geometrically nonlinear deformation theory is proposed. To derive the fi nite-element equations, the Galerkin method is used in combination with the mixed formulation of the problem. The fi nal fi nite-element equations have a simple structure and numerical integration is not required for calculating the matrices and vectors of fi nite elements. The accuracy and convergence of the mixed fi nite element is analyzed. Based on the developed methodology, the infl uence of geometric nonlinearity on the process of shell oscillations is studied.

В рамках применения BIM-технологии на этапах проектирования или реконструкции сооружений, рассмат... more В рамках применения BIM-технологии на этапах проектирования или реконструкции сооружений, рассматривается новый подход к анализу сооружений, основанный на методе критических уровней энергии. Этот подход отличается от общепринятого подхода с использованием расчетных комплексов, основанных на методе конечных элементов. Он позволяет комплексно осуществлять анализ сооружений, и выявлять элементы или узлы, в которых наступает предельное состояние. Представлена модульная компьютерная система, позволяющая проводить анализ расчетных схем сооружений методом критических уровней энергии, подготавливать необходимые для этого исходные данные, и отображать результаты. Приводятся примеры решения тестовых задач.

Istraživanja i projektovanja za privredu, 2017

This paper contains analysis of optimal forms of a geometric nonlinear (flexible) shallow shells ... more This paper contains analysis of optimal forms of a geometric nonlinear (flexible) shallow shells based on an elastic foundation. Rise of arch in the center of the shell, width, length and type of support are given. The design variable is taken to be the thickness of the shallow shell, the form of the middle surface forming and the characteristic of elastic foundations. Critical force coefficient and stress of shells are calculated by Bubnov-Galerkin.

Applied Mechanics and Materials, Jul 1, 2014

Considered small oscillations geometrically nonlinear shallow shell of revolution relative to the... more Considered small oscillations geometrically nonlinear shallow shell of revolution relative to the initial deformed state. Isotropic material model is considered. Problem is solved by mixed finite element method. Results of solution of test task are represented.

Advanced Materials Research, Jul 1, 2014

Considered small oscillations geometrically nonlinear shallow shell of revolution relative to the... more Considered small oscillations geometrically nonlinear shallow shell of revolution relative to the initial deformed state. Orthotropic material model is considered. Research methodology based on the finite element method is developed.

Stroitelʹstvo i rekonstrukciâ, 2019

результаты моделирования напряженного состояния, нелинейного деформирования и трещиностойкости бе... more результаты моделирования напряженного состояния, нелинейного деформирования и трещиностойкости бетонного шва контакта составной железобетонной конструкции. Моделирование выполнено методом конечных элементов в перемещениях с использованием программных комплексов SCAD и Лира САПР. Численно определены погонные нормальные и сдвигающие силы вдоль шва контакта, нагрузка образования трещин в элементах шва, приведенная погонная жесткость на сдвиг в шве в начале нагружения и после трещинообразования. Приведены результаты сопоставительного анализа вычислений значений с помощью объемных конечных элементов, приближенных аналитических зависимостей теории составных стержней и опытных диаграмм испытаний составных конструкций, а также численных исследований влияния геометрических параметров шва контакта на изменение напряженнодеформированного состояния в составной конструкции.

Applied Mechanics and Materials, 2014

The computation method for shallow shell of revolution in mixed finite-element formulation is dev... more The computation method for shallow shell of revolution in mixed finite-element formulation is developed. Final equations are constructed by the Galerkin method. Results of solution of test task are represented. Precision and convergence of results is analyzed.

The results of modeling the stress state, nonlinear deformation and crack resistance of the concr... more The results of modeling the stress state, nonlinear deformation and crack resistance of the concrete contact joint of a composite reinforced structure are presented. The simulation was performed by the finite element method in displacements using the SCAD and the Lira FEM software systems. The linear normal and shear forces along the contact joint, the load of crack formation in the joint elements, and the reduced linear shear stiffness in the joint at the beginning of loading and after crack formation numerically calculated. The results of comparative analysis of calculations of values using volume finite elements, approximate analytical dependencies and experimental testing of composite structures as well as numerical studies of the influence of geometric parameters of the contact joint on the change of the stress-strain state in the contact seam are presented.

IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020

A bonding zone between elements of layered composite concrete structure was investigated. Results... more A bonding zone between elements of layered composite concrete structure was investigated. Results of stress-strain state, nonlinear deformation, and crack resistance of this zone are presented. The bonding zone simulation was performed using the developed methodology based on the finite element method. The problem was solved in a nonlinear formulation using elements with nonlinear material properties and one-side contact elements. A fragment of a layered structure made of two concretes with different strength and under the action of shear forces was considered. Based on the available experimental data, shear stiffness of the bonding zone was calculated. The simulation of the deformation process for the composite structure was performed taking into account its nonlinear deformation and consideration of the cracking process up to the moment of its complete failure. The obtained results of are compared with experimental data. The necessity of using the actual strength and deformation c...

BIM-моделирование в задачах строительства и архитектуры: материалы IV Международной научно-практической конференции. Под общ. ред. А. А. Семенова

В рамках применения BIM-технологии на этапах проектирования или реконструкции сооружений, рассмат... more В рамках применения BIM-технологии на этапах проектирования или реконструкции сооружений, рассматривается новый подход к анализу сооружений, основанный на методе критических уровней энергии. Этот подход отличается от общепринятого подхода с использованием расчетных комплексов, основанных на методе конечных элементов. Он позволяет комплексно осуществлять анализ сооружений, и выявлять элементы или узлы, в которых наступает предельное состояние. Представлена модульная компьютерная система, позволяющая проводить анализ расчетных схем сооружений методом критических уровней энергии, подготавливать необходимые для этого исходные данные, и отображать результаты. Приводятся примеры решения тестовых задач.

Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings

The paper presents the results of a comparative study of several finite element models of ribbed ... more The paper presents the results of a comparative study of several finite element models of ribbed reinforced concrete solid floors. Using the example of a solid slab with infrequent ribs arranged along a grid of columns, three models frequently used in computational practice are analyzed. Those models include both rods and thin-walled elements. In the first model, the plate and its ribs are considered separately, within the framework of the decomposition scheme of the structure. The second model contains plate finite elements and the rod finite elements of the ribs connected to each other. The third model consists entirely of thin-walled finite elements that model both the plate and the floor ribs. The ribbed floor is also considered in the formulation of the problem within the framework of the theory of elasticity. The floor is represented in the form of rigidly connected solid bodies of ribs and plates. Reinforcement rods inside the concrete massive are included in the model as sep...

Advanced Materials Research, Jun 25, 2014

Applied Mechanics and Materials, 2014

Considered small oscillations geometrically nonlinear shallow shell of revolution relative to the... more Considered small oscillations geometrically nonlinear shallow shell of revolution relative to the initial deformed state. Isotropic material model is considered. Problem is solved by mixed finite element method. Results of solution of test task are represented.

Advanced Materials Research, 2014

Considered small oscillations geometrically nonlinear shallow shell of revolution relative to the... more Considered small oscillations geometrically nonlinear shallow shell of revolution relative to the initial deformed state. Orthotropic material model is considered. Research methodology based on the finite element method is developed.

Applied Mechanics and Materials, 2014

The computation method for shallow shell of revolution in mixed finite-element formulation is dev... more The computation method for shallow shell of revolution in mixed finite-element formulation is developed. Final equations are constructed by the Galerkin method. Results of solution of test task are represented. Precision and convergence of results is analyzed.

Stroitelʹnaâ mehanika inženernyh konstrukcij i sooruženij, Sep 28, 2022

Аннотация. Приведены результаты сравнительного исследования нескольких конечно-элементных моделей... more Аннотация. Приведены результаты сравнительного исследования нескольких конечно-элементных моделей ребристых монолитных железобетонных перекрытий. На примере монолитного перекрытия с редко проходящими ребрами, расположенными по сетке колонн, анализируются три часто используемые в расчетной практике модели, включающие в себя стержни и тонкостенные элементы. В первой модели плита и ребра рассматриваются по-отдельности, в рамках поэтажной схемы конструкции. Вторая модель содержит связанные друг с другом конечные элементы плиты и стержневые элементы ребер. Третья модель состоит целиком из тонкостенных конечных элементов, моделирующих как плиту, так и ребра перекрытия. Также рассматривается модель перекрытия в постановке задачи в рамках теории упругости. Перекрытие представляется в виде жестко связанных друг с другом массивных тел ребер и плиты. Стержни арматуры внутри бетонного массива включаются в состав модели в виде отдельных объемных тел. Данная модель служит своеобразным эталоном для оценки точности получаемых результатов. Ее расчет выполняется в конечно-элементном комплексе Ansys. Осуществляется сравнение результатов расчетов, выполненных по различным расчетным моделям. Делается заключение о точности получаемых результатов. Существенным отличием предлагаемой работы от аналогичных исследований, посвященных выбору расчетных схем ребристых перекрытий, является учет влияния армирования на работу конструкции. Ключевые слова: железобетонные конструкции, ребристое перекрытие, метод конечных элементов, расчетные схемы Для цитирования Никитин К.Е., Кирсанов О.А. Сравнительное исследование конечно-элементных методик расчета ребристых железобетонных перекрытий // Строительная механика инженерных конструкций и со

IOP conference series, May 1, 2017

View the article online for updates and enhancements. You may also like Analysis of stability and... more View the article online for updates and enhancements. You may also like Analysis of stability and bearing capacity of reinforced panels made of composite materials under shear O V Mitrofanov and M Osman-Accurate analysis of steady state response of fully clamped orthotropic functionally graded rectangular plates J H Fan, D L Rong, Z Z Tong et al.

IOP conference series, Feb 1, 2018

The article is concerned with a methodology of optimal design of geometrically nonlinear (flexibl... more The article is concerned with a methodology of optimal design of geometrically nonlinear (flexible) shells of revolution of minimum weight with strength, stability and strain constraints. The problem of optimal design with constraints is reduced to the problem of unconstrained minimization using the penalty functions method. Stress-strain state of shell is determined within the geometrically nonlinear deformation theory. A special feature of the methodology is the use of a mixed finite-element formulation based on the Galerkin method. Test problems for determining the optimal form and thickness distribution of a shell of minimum weight are considered. The validity of the results obtained using the developed methodology is analyzed, and the efficiency of various optimization algorithms is compared to solve the set problem. The developed methodology has demonstrated the possibility and accuracy of finding the optimal solution.

Advanced Materials Research, Apr 1, 2014

A numerical method for mixed finite-element formulation shallow shells of revolution is developed... more A numerical method for mixed finite-element formulation shallow shells of revolution is developed. Orthotropic material model is considered. Final equations are derived by the Galerkin’s method. Results of solution of test task are represented. Results precision and convergence are analyzed.

Istraživanja i projektovanja za privredu, 2017

A fi nite-element methodology for studying the forced oscillations of orthotropic fl exible shall... more A fi nite-element methodology for studying the forced oscillations of orthotropic fl exible shallow shells relative to the initial deformed state defi ned on the basis of a geometrically nonlinear deformation theory is proposed. To derive the fi nite-element equations, the Galerkin method is used in combination with the mixed formulation of the problem. The fi nal fi nite-element equations have a simple structure and numerical integration is not required for calculating the matrices and vectors of fi nite elements. The accuracy and convergence of the mixed fi nite element is analyzed. Based on the developed methodology, the infl uence of geometric nonlinearity on the process of shell oscillations is studied.

В рамках применения BIM-технологии на этапах проектирования или реконструкции сооружений, рассмат... more В рамках применения BIM-технологии на этапах проектирования или реконструкции сооружений, рассматривается новый подход к анализу сооружений, основанный на методе критических уровней энергии. Этот подход отличается от общепринятого подхода с использованием расчетных комплексов, основанных на методе конечных элементов. Он позволяет комплексно осуществлять анализ сооружений, и выявлять элементы или узлы, в которых наступает предельное состояние. Представлена модульная компьютерная система, позволяющая проводить анализ расчетных схем сооружений методом критических уровней энергии, подготавливать необходимые для этого исходные данные, и отображать результаты. Приводятся примеры решения тестовых задач.

Istraživanja i projektovanja za privredu, 2017

This paper contains analysis of optimal forms of a geometric nonlinear (flexible) shallow shells ... more This paper contains analysis of optimal forms of a geometric nonlinear (flexible) shallow shells based on an elastic foundation. Rise of arch in the center of the shell, width, length and type of support are given. The design variable is taken to be the thickness of the shallow shell, the form of the middle surface forming and the characteristic of elastic foundations. Critical force coefficient and stress of shells are calculated by Bubnov-Galerkin.

Applied Mechanics and Materials, Jul 1, 2014

Considered small oscillations geometrically nonlinear shallow shell of revolution relative to the... more Considered small oscillations geometrically nonlinear shallow shell of revolution relative to the initial deformed state. Isotropic material model is considered. Problem is solved by mixed finite element method. Results of solution of test task are represented.

Advanced Materials Research, Jul 1, 2014

Considered small oscillations geometrically nonlinear shallow shell of revolution relative to the... more Considered small oscillations geometrically nonlinear shallow shell of revolution relative to the initial deformed state. Orthotropic material model is considered. Research methodology based on the finite element method is developed.

Stroitelʹstvo i rekonstrukciâ, 2019

результаты моделирования напряженного состояния, нелинейного деформирования и трещиностойкости бе... more результаты моделирования напряженного состояния, нелинейного деформирования и трещиностойкости бетонного шва контакта составной железобетонной конструкции. Моделирование выполнено методом конечных элементов в перемещениях с использованием программных комплексов SCAD и Лира САПР. Численно определены погонные нормальные и сдвигающие силы вдоль шва контакта, нагрузка образования трещин в элементах шва, приведенная погонная жесткость на сдвиг в шве в начале нагружения и после трещинообразования. Приведены результаты сопоставительного анализа вычислений значений с помощью объемных конечных элементов, приближенных аналитических зависимостей теории составных стержней и опытных диаграмм испытаний составных конструкций, а также численных исследований влияния геометрических параметров шва контакта на изменение напряженнодеформированного состояния в составной конструкции.

Applied Mechanics and Materials, 2014

The computation method for shallow shell of revolution in mixed finite-element formulation is dev... more The computation method for shallow shell of revolution in mixed finite-element formulation is developed. Final equations are constructed by the Galerkin method. Results of solution of test task are represented. Precision and convergence of results is analyzed.

The results of modeling the stress state, nonlinear deformation and crack resistance of the concr... more The results of modeling the stress state, nonlinear deformation and crack resistance of the concrete contact joint of a composite reinforced structure are presented. The simulation was performed by the finite element method in displacements using the SCAD and the Lira FEM software systems. The linear normal and shear forces along the contact joint, the load of crack formation in the joint elements, and the reduced linear shear stiffness in the joint at the beginning of loading and after crack formation numerically calculated. The results of comparative analysis of calculations of values using volume finite elements, approximate analytical dependencies and experimental testing of composite structures as well as numerical studies of the influence of geometric parameters of the contact joint on the change of the stress-strain state in the contact seam are presented.

IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020

A bonding zone between elements of layered composite concrete structure was investigated. Results... more A bonding zone between elements of layered composite concrete structure was investigated. Results of stress-strain state, nonlinear deformation, and crack resistance of this zone are presented. The bonding zone simulation was performed using the developed methodology based on the finite element method. The problem was solved in a nonlinear formulation using elements with nonlinear material properties and one-side contact elements. A fragment of a layered structure made of two concretes with different strength and under the action of shear forces was considered. Based on the available experimental data, shear stiffness of the bonding zone was calculated. The simulation of the deformation process for the composite structure was performed taking into account its nonlinear deformation and consideration of the cracking process up to the moment of its complete failure. The obtained results of are compared with experimental data. The necessity of using the actual strength and deformation c...

BIM-моделирование в задачах строительства и архитектуры: материалы IV Международной научно-практической конференции. Под общ. ред. А. А. Семенова

В рамках применения BIM-технологии на этапах проектирования или реконструкции сооружений, рассмат... more В рамках применения BIM-технологии на этапах проектирования или реконструкции сооружений, рассматривается новый подход к анализу сооружений, основанный на методе критических уровней энергии. Этот подход отличается от общепринятого подхода с использованием расчетных комплексов, основанных на методе конечных элементов. Он позволяет комплексно осуществлять анализ сооружений, и выявлять элементы или узлы, в которых наступает предельное состояние. Представлена модульная компьютерная система, позволяющая проводить анализ расчетных схем сооружений методом критических уровней энергии, подготавливать необходимые для этого исходные данные, и отображать результаты. Приводятся примеры решения тестовых задач.

Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings

The paper presents the results of a comparative study of several finite element models of ribbed ... more The paper presents the results of a comparative study of several finite element models of ribbed reinforced concrete solid floors. Using the example of a solid slab with infrequent ribs arranged along a grid of columns, three models frequently used in computational practice are analyzed. Those models include both rods and thin-walled elements. In the first model, the plate and its ribs are considered separately, within the framework of the decomposition scheme of the structure. The second model contains plate finite elements and the rod finite elements of the ribs connected to each other. The third model consists entirely of thin-walled finite elements that model both the plate and the floor ribs. The ribbed floor is also considered in the formulation of the problem within the framework of the theory of elasticity. The floor is represented in the form of rigidly connected solid bodies of ribs and plates. Reinforcement rods inside the concrete massive are included in the model as sep...

Advanced Materials Research, Jun 25, 2014

Applied Mechanics and Materials, 2014

Considered small oscillations geometrically nonlinear shallow shell of revolution relative to the... more Considered small oscillations geometrically nonlinear shallow shell of revolution relative to the initial deformed state. Isotropic material model is considered. Problem is solved by mixed finite element method. Results of solution of test task are represented.

Advanced Materials Research, 2014

Considered small oscillations geometrically nonlinear shallow shell of revolution relative to the... more Considered small oscillations geometrically nonlinear shallow shell of revolution relative to the initial deformed state. Orthotropic material model is considered. Research methodology based on the finite element method is developed.

Applied Mechanics and Materials, 2014

The computation method for shallow shell of revolution in mixed finite-element formulation is dev... more The computation method for shallow shell of revolution in mixed finite-element formulation is developed. Final equations are constructed by the Galerkin method. Results of solution of test task are represented. Precision and convergence of results is analyzed.