Staattisen ja transientin kuorman vasteen verrannollisuus sauvassa

Timo Kujala

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Arvioitaessa rakenteen käyttäytymistä iskumaisen (tässä tapauksessa transientin) kuormituksen alaisena pelkän staattisen tarkastelun tekeminen antaa liian pieniä siirtymien ja jännityksien arvoja. Yksinkertaisten rakenteiden siirtymä- ja jännitystilat voidaan ratkaista analyyttisin tai numeerisin menetelmin transientissa kuormituksessa, mutta monimutkaisemmissa rakenteissa tarvitaan elementtimenetelmän (FEM) tarjoamaa ratkaisutapaa. Laskentamenetelmien verifioimiseksi suoritettiin laskenta aksiaalisesti kuormitetulle sauvalle vertaamalla staattisen ja transientin kuormituksen aiheuttamia siirtymiä ja jännityksiä. Vertailu tehtiin numeerisilla menetelmillä Duhamelin integraalia ja elementtimenetelmää (FEM) käyttäen. Duhamelin integraalilla yhden vapausasteen tapausta laskettaessa käytettiin Simpsonin kaavaa ja ominaismuotojen superponointia. Elementtimenetelminä käytettiin suoraa aikaintegrointia ja ominaismuotojen superponointia. Molemmissa elementtimenetelmän ratkaisuissa käytettiin konsistenttia massamatriisia. Lisäksi selvitettiin valittujen numeeristen menetelmien soveltuvuutta "iskumaisen" analyysin tekemiseen. Ominaismuotojen superponoinnissa ratkaisuun mukaan otettava suurin taajuus määrää aika-askeleen pituuden. Rakenteen monimutkaisuudesta riippuen ratkaisun tarkkuuden kannalta optimaalisen elementin ja elementtijaon valinta voi olla vaikeaa. Koska todellisissa rakenteissa voidaan joutua käyttämään mitä tahansa elementtejä, tutkittava sauva mallitettiin kymmenellä 3D-solid-elementillä. Staattisen ja transientin kuorman aiheuttamien siirtymien ja jännitysten välillä ei ollut suurta eroa tarkastellussa tapauksessa.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages18
ISBN (Print)951-38-4190-1
Publication statusPublished - 1992
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

SeriesVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
Number1377
ISSN1235-0605

Keywords

  • structural analysis
  • matrix methods
  • static structural analysis
  • dynamic structural analysis
  • finite element analysis
  • impact
  • loads (forces)
  • dynamic loads
  • static loads
  • displacement
  • stresses
  • numerical analysis
  • calculations
  • structures
  • comparison

Cite this

Kujala, T. (1992). Staattisen ja transientin kuorman vasteen verrannollisuus sauvassa. VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 1377