Staattisen ja transientin kuorman vasteen verrannollisuus sauvassa

Timo Kujala

Research output: Book/ReportReportProfessional

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

NameVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
PublisherVTT
No.1377
ISSN (Print)1235-0605
ISSN (Electronic)1455-0865

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. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 1377
Kujala, Timo. / Staattisen ja transientin kuorman vasteen verrannollisuus sauvassa. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1992. 18 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1377).
@book{a089377ce8c543cea29421e5829c9614,
title = "Staattisen ja transientin kuorman vasteen verrannollisuus sauvassa",
abstract = "Arvioitaessa rakenteen k{\"a}ytt{\"a}ytymist{\"a} iskumaisen (t{\"a}ss{\"a} tapauksessa transientin) kuormituksen alaisena pelk{\"a}n staattisen tarkastelun tekeminen antaa liian pieni{\"a} siirtymien ja j{\"a}nnityksien arvoja. Yksinkertaisten rakenteiden siirtym{\"a}- ja j{\"a}nnitystilat voidaan ratkaista analyyttisin tai numeerisin menetelmin transientissa kuormituksessa, mutta monimutkaisemmissa rakenteissa tarvitaan elementtimenetelm{\"a}n (FEM) tarjoamaa ratkaisutapaa. Laskentamenetelmien verifioimiseksi suoritettiin laskenta aksiaalisesti kuormitetulle sauvalle vertaamalla staattisen ja transientin kuormituksen aiheuttamia siirtymi{\"a} ja j{\"a}nnityksi{\"a}. Vertailu tehtiin numeerisilla menetelmill{\"a} Duhamelin integraalia ja elementtimenetelm{\"a}{\"a} (FEM) k{\"a}ytt{\"a}en. Duhamelin integraalilla yhden vapausasteen tapausta laskettaessa k{\"a}ytettiin Simpsonin kaavaa ja ominaismuotojen superponointia. Elementtimenetelmin{\"a} k{\"a}ytettiin suoraa aikaintegrointia ja ominaismuotojen superponointia. Molemmissa elementtimenetelm{\"a}n ratkaisuissa k{\"a}ytettiin konsistenttia massamatriisia. Lis{\"a}ksi selvitettiin valittujen numeeristen menetelmien soveltuvuutta {"}iskumaisen{"} analyysin tekemiseen. Ominaismuotojen superponoinnissa ratkaisuun mukaan otettava suurin taajuus m{\"a}{\"a}r{\"a}{\"a} aika-askeleen pituuden. Rakenteen monimutkaisuudesta riippuen ratkaisun tarkkuuden kannalta optimaalisen elementin ja elementtijaon valinta voi olla vaikeaa. Koska todellisissa rakenteissa voidaan joutua k{\"a}ytt{\"a}m{\"a}{\"a}n mit{\"a} tahansa elementtej{\"a}, tutkittava sauva mallitettiin kymmenell{\"a} 3D-solid-elementill{\"a}. Staattisen ja transientin kuorman aiheuttamien siirtymien ja j{\"a}nnitysten v{\"a}lill{\"a} ei ollut suurta eroa tarkastellussa tapauksessa.",
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",
author = "Timo Kujala",
year = "1992",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-4190-1",
series = "VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "1377",
address = "Finland",

}

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

Staattisen ja transientin kuorman vasteen verrannollisuus sauvassa. / Kujala, Timo.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1992. 18 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1377).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Staattisen ja transientin kuorman vasteen verrannollisuus sauvassa

AU - Kujala, Timo

PY - 1992

Y1 - 1992

N2 - 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.

AB - 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.

KW - structural analysis

KW - matrix methods

KW - static structural analysis

KW - dynamic structural analysis

KW - finite element analysis

KW - impact

KW - loads (forces)

KW - dynamic loads

KW - static loads

KW - displacement

KW - stresses

KW - numerical analysis

KW - calculations

KW - structures

KW - comparison

M3 - Report

SN - 951-38-4190-1

T3 - VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes

BT - Staattisen ja transientin kuorman vasteen verrannollisuus sauvassa

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Kujala T. Staattisen ja transientin kuorman vasteen verrannollisuus sauvassa. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1992. 18 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1377).