Geometrijska točna dinamična analiza elastičnih in armiranobetonskih okvirnih konstrukcij

Matija Gams (2008) Geometrijska točna dinamična analiza elastičnih in armiranobetonskih okvirnih konstrukcij. Doktorska disertacija.

Predogled

PDF Prenos (2266Kb)

Povzetek

V disertaciji se ukvarjamo z dinamiko kinematično točnih ravninskih elastičnih in armiranobetonskih konstrukcij. Osrednja tema je upoštevanje točnih (Reissnerjevih) kinematičnih zvez v problemih, povezanih z dinamiko ravninskih nosilcev z upoštevanjem osnih, strižnih in upogibnih deformacij. Znotraj te (širše) teme je disertacija razdeljena na štiri podteme. V sklopu prve rešujemo problem dinamike elastičnih nosilcev na način, kjer kot edine neznane funkcije upoštevamo deformacijske količine. Izkaže se, da direkten pristop numerično ni najbolj učinkovit, saj v njem nastopa gnezdenje integralov in zato razvijemo izboljšan numerični algoritem za reševanje takih problemov. Lastnosti osnovne in izboljšane formulacije preverimo na numeričnih primerih. V nadaljevanju disertacije se lotimo vprašanja časovne integracije, pri čemer se omejimo na končne elemente, v katerih so interpolirane le kinematične količine (pomiki in zasuki). V sklopu te teme predstavimo klasični pristop k integraciji, zatem pa temeljito preučimo t.i. energijski pristop. Energijski pristop izhaja iz pogoja ohranjanja mehanske energije, ki je kriterij stabilnega reševanja. Med analizo energijskih integratorjev izpeljemo še nov časovni integrator, ki temelji na upoštevanju šibkih (časovno odvajanih) kinematičnih enačb. Za vse analizirane integratorje analitično in numerično preverimo ohranjevalne lastnosti energije in ostalih količin gibanja. Znotraj te teme v integratorje vgradimo še numerično dušenje, ki se lahko s specialnim novim algoritmom samodejno vklaplja in izklaplja. Pokaže se, da tako dušenje manj prizadene nihanje v osnovnih nihajnih oblikah, kar preverimo tudi z numeričnimi primeri. Tretja tema disertacije se ukvarja z optimizacijo elastičnih nosilcev v dinamiki. Prispevek v sklopu te teme predstavlja razvoj in aplikacija občutljivostne analize za novo razviti šibki časovni integrator. Razvito orodje omogoča reševanje izrednega nabora problemov iz optimizacije dinamičnih sistemov, kjer se lahko optimira tako oblika in odpornost konstrukcij na dinamično obtežbo, kot tudi operacije in geometrija strojnih manipulatorjev. V zaključnem delu disertacije se ukvarjamo s kinematično točno dinamiko armiranobetonskih konstrukcij. Razviti računski postopek verficiramo s primerjavo s programom Opensees in validiramo na eksperimentalnih rezultatih. Razvoj večine numeričnih postopkov v disertaciji temelji na programskih sistemih AceGen in AceFEM, ki omogočata razvoj programske kode končnih elementov v simbolnem zapisu in optimizacijo generirane kode ter zmogljivo vsestransko okolje za preverjanje in uporabo analiz s končnimi elementi.

Akcije (potrebna je prijava)