Mehanska in požarna analiza kompozitnih nosilcev

Simon Schnabl (2007) Mehanska in požarna analiza kompozitnih nosilcev. Doktorska disertacija.

Predogled

PDF (Doktorska disertacija Simona Schnabla) - Objavljena verzija Prenos (6Mb)

Povzetek

V disertaciji je predstavljen računski postopek in programska oprema za določitev napetostnega in deformacijskega stanja nelinearnih slojevitih kompozitnih nosilcev z upšstevanjem delne povezanosti slojev, strižne deformacije prečnih prerezov in oglenenja lesa pri sočasnem delovanju zunanje statične mehanske obtežbe in obtežbe požara. Glede na zahtevnost problema je disertacija vsebinsko razdeljena na dva zaključena dela. V prvem delu analiziramo temperaturno-vlažnostno stanje slojevitih lesenih kompozitnih nosilcev pri požaru z upoštevanjem oglenenja lesa. Pri tem za opis temperaturno-vlažnostnega stanja kompozitnih nosilcev uporabimo nelinearni parcialni diferencialni enačbi Luikova. Na ta način upoštevamo temperaturno in vlažnostno odvisne materialne in termične lastnosti lesa. Enačbe začetnega robnega problema povezanega prehoda toplote in vlage v slojevitih lesenih kompozitnih nosilcih, ki izpostavljeni požaru oglenijo, diskretiziramo in rešimo z uporabo numerične metode končnih razlik. Rezultate enodimenzionalnega širjenja oglenenja primerjamo z rezultati empiričnih modelov in eksperimentalnimi rezultati, ki jih najdemo v tehnični literaturi. Predstavljeni matematični model oglenenja v nadaljevanju uporabimo za parametrično študijo vpliva različnih parametrov na hitrost oglenenja. Na koncu prikažemo oglenenje dvodimenzionalnih homogenih in slojevitih prečnih prerezov kompozitnih nosilcev. V drugem delu disertacije predstavimo osnovne enačbe, ki opisujejo mehansko stanje slojevitih kompozitnih nosilcev z upoštevanjem zdrsa med sloji in strižne deformacije prečnega prereza. Posebno pozornost namenimo analitičnemu reševanju osnovnih enačb. Predstavljena algoritma za analitično reševanje Bernoullijevih in Timoshenkovih nosilcev prikažemo z računskimi primeri. Izvedemo tudi parametrično študijo vpliva strižne deformacije prečnega prereza na mehansko obnašanje omenjenih nosilcev. V nadaljevanju s pomočjo modificiranega principa virtualnega dela izpeljemo družino deformacijskih končnih elementov za nelinearno analizo kompozitnih nosilcev z upoštevanjem zdrsa med sloji ter strižne deformacije prečnega prereza. Z analizo različnega števila končnih elementov, stopnje interpolacije neznanih funkcij in izbire kolokacijskih točk pokažemo, da so razviti končni elementi točni, učinkoviti in odporni na kakršnokoli vrsto blokiranja. Družino deformacijskih končnih elementov kasneje priredimo za analizo mehanskega odziva slojevitih lesenih kompozitnih nosilcev pri sočasnem delovanju zunanje statične mehanske obtežbe in obtežbe požara. Pri določitvi napetostnega in deformacijskega stanja v poljubnem materialnem vlaknu prečnega prereza, poleg mehanske deformacije, upoštevamo tudi prispevke temperaturne deformacije lesa. Uporabnost predlaganega matematičnega modela za račun odziva slojevitih kompozitnih nosilcev na hkratno delovanje zunanje statične obtežbe in obtežbe požara prikažemo z računskimi primeri.

Akcije (potrebna je prijava)