Modele sztywne i odkształcalne w numerycznych badaniach wytrzymałości mostu nożycowego

Transkrypt

1 BIULETYN WAT VOL. LVII, NR 2, 2008 Modele sztywne i odkształcalne w numerycznych badaniach wytrzymałości mostu nożycowego WIESŁAW KRASOŃ, ŁUKASZ FILIKS Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki i Informatyki Stosowanej, Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2 Streszczenie. Mosty nożycowe są wysoko mobilnymi konstrukcjami modułowymi. Do budowy takich konstrukcji można zastosować przęsła mostu BLG produkowanego w kraju. Jeden moduł-przęsło takiego mostu składa się z dwóch członów (gotowych jezdni wraz z konstrukcją nośną) połączonych złączami sworzniowymi. Ze względu na specyfikę konstrukcyjną (obiekt cienkościenny) i złożoność modułowej budowy (wielowariantowość zestawień), sposób łączenia, ruchomość elementów mostu względem siebie, występowanie luzów montażowych, analiza wytężenia takich obiektów jest mocno utrudniona. Tradycyjne metody stosowane w projektowaniu i badaniach takich mostów, sprowadzają się w dużej mierze do metod analitycznych. Ze względu na wysokie koszty badań eksperymentalnych takich obiektów, a często również brak możliwości ich realizacji w warunkach rzeczywistych, w pracy omówiono wybrane aspekty symulacji komputerowych pracy mostu nożycowego. Zaprezentowano modele geometryczne 3D oraz modele powłokowo-bryłowe pojedynczego przęsła mostu BLG. Modele takie zastosowane zostały w symulacjach kinematyki procesu montażu i demontażu oraz w analizie wytrzymałości badanego mostu nożycowego. Słowa kluczowe: badania wytrzymałości, modułowe mosty nożycowe, sztywne i odkształcalne modele numeryczne Symbole UKD: 624.2/.8 1. Wstęp W pracy przedstawiono numeryczne badania wytrzymałości mostu nożycowego. Obiektem analiz jest jednoprzęsłowy most nożycowy typu BLG, produkowany w kraju na warunkach licencyjnych. Jeden moduł-przęsło takiego mostu składa się z dwóch członów (gotowych jezdni wraz z konstrukcją nośną) połączonych złączami sworzniowymi [1, 5]. Przęsło rozkładane jest automatycznie za pomocą mechanicznego

2 104 W. Krasoń, Ł. Filiks układacza, transportowanego wraz z członami mostu na podwoziu samobieżnym (rys. 1). Rys. 1. Widok ogólny przęsła mostu BLG na podwoziu gąsienicowym w dwóch położeniach podczas rozkładania nad przeszkodą terenową Konstrukcja taka umożliwia organizowanie przepraw doraźnych o długości do 20 m i nośności 500 kn. Pojedyncze moduły-przęsła mogą być łączone w mosty dwu- lub trójprzęsłowe, w tym także w zestawy z zastosowaniem dodatkowych podpór. Podpory te mogą być stałe, regulowane, a także pływające. Mogą służyć do przeprawy pojazdów gąsienicowych lub kołowych. Te cechy użytkowe mostów nożycowych decydują o ich dużej mobilności, uniwersalności zastosowań i szczególnej przydatności jako wyposażenie przeprawowe dla potrzeb wojska. Mosty takie mogą być zestawiane w zależności od doraźnych potrzeb, warunków terenowych i rodzaju przeprawianego sprzętu, w tymczasowe przeprawy o dowolnej długości, różnych konfiguracjach i o pożądanych charakterystykach technicznych. Ze względu na specyfikę konstrukcyjną (obiekt cienkościenny) i złożoność modułowej budowy (wielowariantowość zestawień), sposób łączenia, ruchomość elementów mostu względem siebie, występowanie luzów montażowych, analiza wytężenia takich obiektów jest mocno utrudniona. Tradycyjne metody stosowane w projektowaniu i w badaniach takich mostów, sprowadzają się w dużej mierze do metod analitycznych, charakteryzujących się koniecznością zastosowania uproszczeń schematów statycznych, a zarazem zmniejszonymi możliwościami automatyzacji obliczeń i utrudnieniami w adaptowaniu techniki komputerowej [3, 6]. Ze względu na wysokie koszty badań eksperymentalnych takich obiektów, a często również brak możliwości ich realizacji w warunkach rzeczywistych (np. ze względu na bezpieczeństwo personelu i konstrukcji), coraz powszechniej wykorzystuje się symulacje numeryczne w badaniach tak złożonych obiektów [2, 4]. W pracy przedstawiono wybrane aspekty symulacji komputerowych pracy mostu nożycowego. Zaprezentowano modele geometryczne 3D oraz sztywne i odkształcalne

3 Modele sztywne i odkształcalne w numerycznych badaniach wytrzymałości modele powłokowo-bryłowe pojedynczego przęsła mostu BLG. Modele takie zastosowano w symulacjach kinematyki procesu montażu i demontażu oraz w analizie wytrzymałości badanego mostu nożycowego, poddanego oddziaływaniu wybranego zestawu obciążeń zewnętrznych i warunków podparcia na brzegach przeprawy. Omówiono wpływ położenia obciążenia zastępczego względem toru jezdnego oraz sposobu modelowania warunków podparcia na wytężenie przęsła mostu. 2. Modele geometryczne mostu W celu opracowania modelu numerycznego rozważanego obiektu zbudowano model geometryczny mostu BLG. W pierwszym etapie prac skonstruowano parametryczny model 3D mostu. Wykorzystano w tym celu szczątkową dokumentację konstrukcyjną oraz wyniki pomiarów wykonanych na istniejącym obiekcie rzeczywistym. Model geometryczny mostu, w którym uwzględniono elementy modernizacji w postaci poszerzonych torów jezdnych, wykonano za pomocą programu narzędziowego typu CAD, specjalizowanego do generowania obiektów trójwymiarowych. Przedstawiony na rysunku 2a model geometryczny 3D zastosowano w analizie kinematyki złożonego układu mostu. W kolejnym etapie prac przystąpiono do opracowania wersji powierzchniowej modelu geometrycznego (rys. 2b), który będzie wykorzystany do generacji modelu dyskretnego, niezbędnego do analiz numerycznych metodą elementów skończonych (MES). Rys. 2. Modele geometryczne: a) widok modelu geometrycznego 3D w położeniu roboczym; b) widok modelu powierzchniowego z usztywnieniami wewnętrznymi (bez poszycia jezdni) Ponieważ automatyczna zamiana geometrycznego modelu bryłowego na model powierzchniowy była niemożliwa, na podstawie istniejącej już dokumentacji zbudowano powierzchniowy model mostu, uwzględniając uproszczenia konstrukcji, konieczne z punktu widzenia projektowanej później siatki MES. Jak wzmiankowa-

4 106 W. Krasoń, Ł. Filiks no we wstępie, rozważany most jest typową konstrukcją cienkościenną, w której poszczególne segmenty stanowiące parami dźwigary i gotowe jezdnie mostu są zbudowane ze szkieletu struktury wewnętrznej (wykonany w postaci połączonych za pomocą spawów usztywnień poprzecznych wręg i żeber oraz usztywnień wzdłużnych w postaci podłużnic, jak pokazano na rysunku 2b) oraz płaszcza zewnętrznego. Dlatego do budowy modelu powierzchniowego wykorzystano specjalizowany moduł oprogramowania, przeznaczony głównie do modelowania konstrukcji cienkościennych. Zastosowanie tego modułu aplikacji w znaczny sposób ułatwiło i usprawniło proces tworzenia modelu 3D mostu nożycowego. Ważnym elementem tej fazy modelowania było uwzględnienie zmiany wymiarów poszczególnych części składowych konstrukcji. Wynikały one z konieczności zastępowania brył w modelu 3D elementami dwuwymiarowymi o zdefiniowanej odpowiednio grubości. 3. Analiza kinematyczna procesu rozkładania mostu nożycowego Do analizy kinematycznej procesu rozkładania mostu nożycowego z położenia transportowego do położenia roboczego zastosowano program MSC Visual Nastran 4D [7]. W celu przeprowadzenia analizy kinematycznej pracy mostu zaimportowano stworzoną wcześniej geometrię do programu MSC Visual Nastran 4D. Przed wykonaniem przeniesienia modelu geometrycznego do środowiska Visual Nastran uproszczono go, eliminując elementy, które nie mają bezpośredniego wpływu na wyniki analizy numerycznej. Masę obiektu zdefiniowano, wykorzystując wyniki uproszczonych obliczeń charakterystyk masowych zrealizowanych programem Inventor. Analizę numeryczną wykonano dla jednego pasa jezdni (toru jezdnego mostu), biorąc pod uwagę fakt, że jezdnie te są symetryczne. Model dwóch segmentów pojedynczego dźwigara w postaci brył sztywnych uzupełniono więzami wewnętrznymi, definiując pomiędzy nimi odpowiednie połączenia kinematyczne. Ponieważ konstrukcja mechanizmu układacza jest złożona i sama w sobie mogłaby stanowić oddzielny obiekt analiz, zastąpiono ją prostszym układem kinematycznym, który funkcjonalnie symulował oddziaływanie rzeczywistego mechanizmu układacza na segmenty dźwigara mostu. Schemat zastosowanego zastępczego mechanizmu układacza wraz ze zdefiniowanymi połączeniami kinematycznymi przedstawiono na rysunku 3. Ruch obrotowy ramienia układacza, w zrealizowanej analizie wymuszono za pomocą silnika obrotowego, dla którego zdefiniowano funkcję przemieszczenia kątowego w czasie. W analizie uwzględniono najkrótszy eksploatacyjny czas rozkładania mostu, czyli 180 sekund. Położenia segmentów dźwigara względem siebie w wybranych fazach symulacji procesu rozkładania mostu nożycowego przedstawiono na rysunku 4. W podobny sposób zdefiniowano połączenie w przegubie głównym, używając do tego połączenia obrotowego oraz silnika obrotowego. Wymuszenie ruchu silnikiem zastępowało pracę lin, które obracają jednym z dźwigarów.

5 Modele sztywne i odkształcalne w numerycznych badaniach wytrzymałości Rys. 3. Model do analizy kinematycznej mostu Rys. 4. Schematy toru jezdnego w różnych fazach symulacji procesu rozkładania: a) widok położenia modelu w położeniu pionowym przed rozpoczęciem symulacji procesu rozkładania; b) widok położenia modelu w 135 sekundzie symulacji procesu rozkładania; c) widok modelu toru jezdnego po zakończeniu procesu rozkładania

6 108 W. Krasoń, Ł. Filiks Celem wykonanej analizy numerycznej było wyznaczenie reakcji w podporach, określenie przyspieszeń oraz zmian położenia wybranych elementów podczas procesu rozkładania mostu. Położenie elementów badanego układu podczas procesu rozkładania określane jest względem lokalnego układu współrzędnych, zlokalizowanego na końcu dźwigara. Na rysunku 5 przedstawiono odpowiednio zmianę położenia segmentu dźwigara opisaną współrzędną pionową oraz przebieg zmian wartości siły reakcji w przegubie głównym dźwigara w czasie trwania operacji rozkładania mostu. Wartość maksymalnej siły reakcji działającej na połączenie sworzniowe dźwigara nie przekracza wartości 15 kn. Rys. 5. Wybrane wyniki analizy kinematycznej: a) wykres zmian współrzędnej pionowej punktu na końcu dźwigara; b) przebieg zmian wartości siły reakcji w przegubie głównym w funkcji czasu trwania rozkładania mostu 4. Analiza numeryczna MES 4.1. Model dyskretny mostu nożycowego Model dyskretny pojedynczego dźwigara mostu zbudowano, wykorzystując powierzchniowy model komputerowy konstrukcji BLG (rys. 2b), omawiany w rozdziale 2 niniejszego opracowania. Taki model geometryczny, w którym uwzględniono wszystkie podzespoły wewnętrznej struktury siłowej dźwigara, jego poszycie zewnętrzne i ruchome połączenie sworzniowe, importowano w formacie Parasolid do środowiska MSC.Patran. Przestrzenny model dyskretny MES (rys. 6) pojedynczego toru jezdnego mostu BLG złożonego z dwóch segmentów dźwigara wraz z uchem zaczepu zbudowano z elementów powłokowych, bryłowych i belkowych, wykorzystując preprocesor graficzny MSC/Patran. Do odwzorowania struktury usztywnień wewnętrznych oraz poszycia zewnętrznego wraz z jezdnią użyto około elementów dwuwymiarowych typu QUAD 4. Właściwości sprężyste poszczególnych elementów opisane zostały przez: moduł sprężystości wzdłużnej E, współczynnik Poissona ν oraz grubość powłoki h. Przyjęto cztery

7 Modele sztywne i odkształcalne w numerycznych badaniach wytrzymałości zestawy parametrów opisujących właściwości sprężyste elementów, przy czym założono, że we wszystkich zestawach dwa parametry mają stałą wartość: moduł sprężystości E = MPa, współczynnik Poissona ν = 0,25. W każdym zestawie przyjęto różne grubości elementów powłokowych, które zależne były od tego, jaki fragment konstrukcji był nimi opisywany. Przyjęte grubości zmieniały się w przedziale od 4 do 11 mm. Rys. 6. Model numeryczny 3D pojedynczego toru jezdnego mostu BLG przekrój podłużny segmentu dźwigara W modelu wiernie odwzorowano: poszycie boczne i denne segmentów dźwigara, podzespoły struktury nośnej tworzące 34 grodzi w obu segmentach dźwigara, a w tym usztywnienia poprzeczne w postaci wręg i żeber oraz usztywnienia wzdłużne w postaci podłużnic widoczne na rysunku 6. Zdefiniowano ruchome połączenie sworzniowe pomiędzy dwoma segmentami dźwigara. Ściany złącza sworzniowego w omawianym modelu opisano za pomocą elementów typu QUAD4, zaś sworzeń modelowano elementami belkowymi o zastępczej sztywności, określonej na podstawie charakterystyk geometrycznych rzeczywistego połączenia. Elementy modelujące sworzeń połączono z węzłami centralnymi siatki elementów typu MPC, rozpiętych na krawędziach otworów złącza. Związki kinematyczne pomiędzy odpowiednimi węzłami elementów odwzorowujących poszczególne podzespoły połączenia zdefiniowano tak, aby możliwy był obrót obu segmentów dźwigara w torze jezdnym mostu względem siebie, w zakresie ograniczonym poprzez połączenie kontaktowe. Obszar kontaktu zdefiniowano w płaszczyźnie jezdni pomiędzy segmentami dźwigara za pomocą elementów typu GAP. Dodatkową warstwą elementów typu QUAD zamodelowano usztywnienia zastosowane w rzeczywistej konstrukcji na dnie dźwigara. Zintegrowano je z warstwą elementów odwzorowujących właściwe poszycie zewnętrzne dźwigara za pomocą elementów MPC (rys. 6). Elementy bel-

8 110 W. Krasoń, Ł. Filiks kowe o odpowiednio dobranej sztywności zastosowano jako model dodatkowych usztywnień poszycia skrajni toru jezdnego. W sposób przybliżony odwzorowano poszycie zewnętrzne jezdni, które stanowi płyta jezdni. Przy modelowaniu tych części toru jezdnego pominięto wytłoczenia usztywniające wzmocnienie płyty jezdni. Tak zbudowany model dyskretny kompletnego toru jezdnego mostu BLG zawiera węzłów oraz elementów Wyniki badań Przęsło mostu BLG składa się z dwóch identycznych dźwigarów ułożonych i połączonych względem siebie równolegle, a zatem w analizie numerycznej założono symetrię konstrukcji względem jej osi podłużnej (rys. 1). Przyjęto ponadto symetryczność w oddziaływaniu obciążeń na oba tory jezdne, a także symetrię więzów. W związku z powyższym w obliczeniach zastosowano model dyskretny ograniczony do pojedynczego toru jezdnego mostu (rys. 6). Przyjęte założenia pozwoliły zredukować stopień złożoności zadania rozwiązywanego metodą elementów skończonych. Analizę zrealizowano w zakresie nieliniowej statyki za pomocą oprogramowania MSC.Nastran. Obliczenia wykonano dla trzech wariantów obciążeń, których schematy przedstawiono na rysunkach 7a, b, c. We wszystkich rozważanych wariantach przęsło obciążono ciężarem czołgu średniego równym 500 kn. Rys. 7. Modele obciążeń mostu: a) widok w przekroju porzecznym toru jezdnego wariant I; b) wariant II; c) wariant III; d) schemat zamocowania toru jezdnego w widoku podłużnym

9 Modele sztywne i odkształcalne w numerycznych badaniach wytrzymałości Ze względu na ograniczenie analizy do jednego dźwigara mostu i przyjętą symetrię obciążenia i więzów założono, że na model wydzielonego toru jezdnego działa siła odpowiadająca połowie ciężaru całkowitego czołgu. Tak ustalone obciążenie zdefiniowano w modelu jako uśrednione ciśnienie działające na powierzchni o wymiarach 580 mm 3900 mm (rys. 7). Powierzchnia ta odpowiada obszarowi styku pojedynczej gąsienicy czołgu z powierzchnią jezdni mostu. Przedstawione na rysunku 7 warianty różnią się położeniem powierzchni obciążanej ciśnieniem względem osi symetrii dźwigara. W pierwszym przypadku powierzchnię obciążenia zdefiniowano symetrycznie względem osi podłużnej i poprzecznej dźwigara (rys. 7a, d). Wariant I odpowiada więc symetrycznemu położeniu gąsienicy czołgu bezpośrednio ponad ścianami bocznymi dźwigara. Wariant II, zilustrowany schematem na rysunku 7b odpowiada przypadkowi, w którym obrys gąsienicy przesunięto na zewnątrz w stronę skrajni toru jezdnego tak, że oś podłużna gąsienicy umieszczona jest nad ścianą zewnętrzną dźwigara. Na rysunku 7c przedstawiono wariant III obciążenia, w którym część gąsienicy odpowiadająca 1/3 jej szerokości przesunięto poza krawędź skrajni dźwigara tak, że nie styka się ona z powierzchnią właściwej jezdni (pomiędzy ścianami pionowymi dźwigara). Na rysunku 7d zilustrowano położenie obciążenia w płaszczyźnie podłużnej mostu oraz schemat zamocowania analizowanego toru jezdnego przyjęty w modelu dyskretnym. W wyniku przeprowadzenia analizy numerycznej z zastosowaniem opisanego powyżej modelu dyskretnego, wyznaczono deformacje pojedynczego toru jezdnego wywołane zdefiniowanymi wariantami obciążeń zastępczych oraz rozkłady naprężeń opisujących wytężenie poszczególnych podzespołów badanego układu. Na rysunku 8 przedstawiono odpowiednio mapę wypadkowych przemieszczeń oraz mapę naprężeń zredukowanych według hipotezy Hubera, w widoku od strony Rys. 8. Deformacje i rozkład naprężeń zredukowanych pojedynczego toru jezdnego mostu BLG I wariant obciążenia

10 112 W. Krasoń, Ł. Filiks jezdni badanego dźwigara, wyznaczone przy zastosowaniu I wariantu obciążenia. Rozkład naprężeń zredukowanych we fragmencie dna dźwigara, otrzymany również dla I wariantu obciążenia, zilustrowano na rysunku 9. Rys. 9. Mapa naprężeń zredukowanych wg hipotezy Hubera dla fragmentu dna dźwigara w obszarze połączenia sworzniowego BLG I wariant obciążenia Maksymalne przemieszczenia toru jezdnego występują w płaszczyźnie kontaktu obu segmentów dźwigara mostu (przekrój A zaznaczony na rysunku 7d). Wartość strzałki ugięcia pojedynczego toru jezdnego mostu, wyznaczona w pierwszym wariancie analizy, wynosi 144 mm. Wynik ten wykorzystano do wstępnej weryfikacji poprawności zastosowanego modelu odkształcalnego mostu nożycowego. Otrzymaną na podstawie badań numerycznych wartość największej deformacji przęsła mostu porównano z wartościami strzałek ugięcia mierzonych w warunkach testów poligonowych badanej konstrukcji mostu nożycowego BLG, przeprowadzonych w Wojskowych Zakładach Inżynieryjnych w Dęblinie. Stwierdzono, że wartość strzałki ugięcia obliczona w przypadku symetrycznego obciążenia przęsła (wariant I analizy numerycznej) zawiera się w przedziale określonym wynikami pomiarów eksperymentalnych wynoszących od 100 do 150 mm. Maksymalne naprężenia zredukowane, wyznaczone w wyniku analizy numerycznej, występują w elementach, którymi modelowano usztywnienia poprzeczne i denne dźwigara oraz w obszarze połączenia sworzniowego mostu. Zwracają uwagę koncentracje naprężeń w uszach połączenia sworzniowego w obszarze mocowania

11 Modele sztywne i odkształcalne w numerycznych badaniach wytrzymałości zaczepu z powierzchnią usztywnień dennych dźwigara. Maksymalne naprężenia zredukowane w tym obszarze konstrukcji obciążonej wg I wariantu wynoszą σ Zmax = 457 MPa Na podstawie wyników analizy numerycznej oceniono wpływ przyjętych warunków obciążenia na wytężenie toru jezdnego mostu BLG. W tabeli 1 zestawiono maksymalne wartości naprężeń zredukowanych i strzałek ugięcia dźwigara mostu poddanego oddziaływaniu różnych wariantów obciążeń. Największe naprężenia zredukowane otrzymano w przypadku zastosowania III wariantu obciążeń. Różnica względna maksymalnych naprężeń zredukowanych wyznaczona na podstawie wartości naprężeń odpowiadających I oraz III wariantowi obciążeń nie przekracza 21%. Tabela 1 Porównanie maksymalnych wartości naprężeń zredukowanych i strzałek ugięcia dźwigara mostu poddanego oddziaływaniu różnych wariantów obciążeń Wariant I Wariant II Wariant III Naprężenia zredukowane maksymalne σ Zmax [MPa] Przemieszczenie maksymalne W max [mm] Rys. 10. Schemat położenia przekrojów, w których porównywano wartości naprężeń zredukowanych Dla ułatwienia oceny jakościowej wpływu badanych wariantów obciążeń na wytężenie dźwigara mostu, w tabeli 2 zestawiono wartości naprężeń zredukowanych w wybranych elementach modelu dla pięciu różnych przekrojów dźwigara, pokazanych na rysunkach 10 i 11. Przekroje zaznaczone na schemacie ideowym na rysunku 10 odpowiadają tym, które zaznaczono na rysunku 11 liniami przerywanymi i opisano odpowiednio cyframi 1-5. Pokazują one położenie wybranych elementów i przekrojów, w których badano wytężenie, na tle siatki elementów modelu numerycznego 3D fragmentu dźwigara mostu. Elementy, w których rejestrowano

12 114 W. Krasoń, Ł. Filiks naprężenia zredukowane, wybrano w najbardziej wytężonym obszarze konstrukcji, czyli w elementach struktury usztywnień dna segmentów dźwigara (elementy 5818 i rys. 11), w elementach modelujących mocowanie złącza sworzniowego z dnem dźwigara (elementy i rys. 11) oraz na powierzchni kontaktu pomiędzy segmentami dźwigara w płaszczyźnie jezdni (element 3500 rys. 11). Dla wskazanych elementów struktury dźwigara porównano wartości naprężeń, obliczonych w omawianych wariantach obciążenia. Maksymalne wartości naprężeń rejestrowano w przekrojach nr 2 i 4, tj. w bezpośrednim sąsiedztwie mocowania elementów złącza z dnem dźwigara. Obserwację tę potwierdza mapa naprężeń przedstawiona na rysunku 9. W przekrojach nr 1, 3 i 5 naprężenia odpowiadające I wariantowi obciążeń są nieznacznie większe niż te wyznaczone z zastosowaniem III wariantu obciążeń. Różnica ta nie przekracza 10%. Tabela 2 Porównanie wartości naprężeń zredukowanych w wybranych elementach rozważanych przekrojów konstrukcji Wartości naprężeń zredukowanych [MPa] Nr przekroju Nr elementu (rys. 11) Wariant I Wariant II Wariant III Rys. 11. Widok położenia elementów modelu, w których rejestrowano naprężenia zredukowane w najbardziej wytężonym obszarze konstrukcji

13 Modele sztywne i odkształcalne w numerycznych badaniach wytrzymałości Podsumowanie Badania numeryczne zaprezentowane w pracy dotyczą mostu nożycowego BLG, w którym poszerzono tory jezdne w stosunku do tradycyjnej wersji mostów eksploatowanych dotychczas w Siłach Zbrojnych RP. Taka zmiana konstrukcyjna ma poważny wpływ na zmiany wytężenia struktury siłowej mostu. Dotyczy to szczególnie przypadków przepraw pojazdów o zwiększonym rozstawie gąsienic lub kół w stosunku do tych przewidywanych w instrukcji eksploatacji tradycyjnego mostu nożycowego BLG [5]. Z punktu widzenia wytrzymałości konstrukcji, przyłożenie obciążeń przesuniętych względem osi podłużnej mostu (na zewnątrz obrysu torów jezdnych) generuje zmianę wytężenia dźwigarów takiej konstrukcji. Zmiana ta może okazać się niekorzystna ze względu na powstające momenty skręcające, obciążające poszczególne tory jezdne. Rozpatrzenie takich przypadków eksploatacyjnych uznano za zasadne ze względu na możliwości zastosowania tego typu mostów w warunkach współpracy w ramach NATO i organizowania przepraw dla pojazdów o zróżnicowanych rozstawach gąsienic i kół (odmiennych od tych obowiązujących uprzednio). Analizę numeryczną mostu BLG wykonano w celu oceny przemieszczeń oraz rozkładów naprężeń w konstrukcji mostu wywołanych oddziaływaniem różnych wariantów obciążeń. Wykazano, że badane zmiany warunków obciążenia toru jezdnego mostu mają największy wpływ na wytężenie usztywnień dna dźwigara i obszaru mocowania złącza z dnem dźwigara. Określone w analizie spiętrzenia naprężeń nie zagrażają bezpiecznej pracy konstrukcji w badanym zakresie obciążeń. Badania kinematyki procesu rozkładania opisane w pracy umożliwiły: sprawdzenie poprawności wzajemnych ruchów podzespołów układu w procesach zmian położenia przęsła podczas jego rozkładania i składania, określenie parametrów ruchu, a także identyfikację kolizji pomiędzy poszczególnymi elementami kompletnego mostu. W pracy oceniono poprawność zastosowanej metodyki badań i opracowanych modeli numerycznych na podstawie wartości maksymalnych deformacji zmierzonych na stanowisku poligonowym w zakładzie wykonującym modernizacje i remonty mostów nożycowych BLG. Otrzymane wyniki analizy numerycznej będą ponadto weryfikowane na podstawie rezultatów badań tensometrycznych, planowanych do wykonania na rzeczywistym obiekcie. Pozwoli to ostatecznie dostroić model dyskretny MES i ustalić zakres jego zastosowania w planowanych analizach statycznych i dynamicznych mostu nożycowego BLG. Pracę wykonano w ramach Projektu Badawczego N /1230 finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Artykuł wpłynął do redakcji r. Zweryfikowaną wersję po recenzji otrzymano w maju 2008 r.

14 116 W. Krasoń, Ł. Filiks LITERATURA [1] Szefostwo Wojsk Inżynieryjnych, Mosty wojskowe, Wydawnictwo MON, Warszawa, [2] W. Krasoń, M. Wieczorek, Wytrzymałość mostów pływających w ujęciu komputerowym, Warszawa, [3] E. J. Fowler, T. D. Resio, N. J. Pratt, J. S. Boc, Innovation for future gap-crossing operations, Engineer and Development Research CenterVicksburg, MS [4] A. Zielińska, Weryfikacja wytrzymałości konstrukcji kadłuba-nośnika przęseł mostu rozkładanego poziomo, Przegląd Mechaniczny, 65, z. 9, [5] Instrukcja Szefostwa Wojsk Inżynieryjnych, Most czołgowy BLG-67, Wydawnictwo MON, [6] Trilateral design and test code for military bridging and gap-crossing equipment, Publisher In the United States, [7] Quick Reference Guide, MSC Visual Nastran 4D, [8] Reference Manual, MSC.PATRAN, version r2, MSC.Software, [9] Reference Manual, MSC.NASTRAN, version r2, MSC.Software, W. KRASOŃ, Ł. FILIKS Rigid and deformable models in numerical strength tests of a scissor bridge Abstract. Scissor bridges are characterized by high mobility and modular structure. This structure can be composed of spans of a BLG bridge which is produced in Poland. Single module-span consists of two spanning parts of the bridge (two main trucks and support structure). Between the modules of a single bridge span, the pin joints are used. Traditional methods are used in design and analysis of such bridges, but some simplifications in static schemes are needed to be introduced. It provides us lesser possibilities in automation of computations and adaptation in numerical analysis. Because experimental study is very expensive and often impossible to carry out, it has been decided to perform numerical investigations. Some aspects of this numerical analysis of scissor bridge operation will be presented in this paper. Geometrical and 3D shell and solid models of one span module of a BLG bridge will be discussed. These models will be used in kinematical simulations of the fold and unfold process and strength analysis of the scissor bridge. Keywords: strength tests, modular scissor bridge, rigid and deformable numerical models Universal Decimal Classification: 624.2/.8