Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń w konsukcjach ęowych Bałomiej Błachowski Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Plan ezenacji. Wowadzenie. Cel acy 3. Pzykłady złoŝonych konsukcji ęowych 4. Rodzaje ołączeń sosowanych w kaownicach 5. ZałoŜenia o zegubowym łączeniu ęów 6. Weyfikacja załoŝeń saycznych dla 5 ęowca 7. Pzykład numeyczny idenyfikacji szywności węzłów efabykowanych 8. Modelowanie odaności ołączeń w wysokich maszach 9. Poceduy numeyczne do analizy dynamicznej konsukcji ęowych o węzłach odanych 0. Podsumowanie Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Wowadzenie Akualną emayką ac wielu ośodków badawczych na świecie jes monioowanie sanu echnicznego konsukcji z zamiaem wykywania jej uszkodzeń. W ym celu oonowane są óŝne odejścia: Pof. Holnicki ZT PPT z zesołem - Meoda dysosji wiualnych, ace ekseymenalne d Kołakowski Pof. Uhl Kaków AGH ekseymenalna analiza modalna Pof. Sence USA doświadczalna weyfikacja meody Damage Locaing Vecos auoswa of.benala i wiele innych Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Cel acy Jednym z oblemów niedokładnie ozoznanych jes monioowanie uszkodzeń w węzłach konsukcji. Celem acy jes oacowanie meody oceny degadacji szywności ołączeń w konsukcjach ęowych z uwzględnieniem zeczywisej osaci węzłów. Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Examles of laice sucues A lage numbe of sucues ae build of sysem of ods beams commonly called usses, fames and laice sucues. Tuss bidges Double laye gids Tansmission owes Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Joins in laice sucues n mos cases in such sucues elemens ae igidly conneced. FF-Sysem Fee fom Novum Sysem Poducs Classical welded join KK-Sysem Kugel knoen Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Pin-join assumion The oigin of he in join assumion δ δ ~ ~ Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Equilibium equaion - fo in join C C δ δ + C + C δ δ P P C EA l - fo igid connecion ~ ~ -K ~ κ + C ~ ~ ~ -K κ + C ~ ~ Kϑ + Kϑ ~ δ -K ~ δ -K 0 ~ ~ EA l 4 ~ l 0 C K E i ~ κ ~ κ + C + C ~ K δ δ E l P 3 P Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Pin-join assumion coninued When δ and ae of he same ode hen he oduc can be negleced comaing wih ~ ~ K ~ κ ~ ~ K ~ <<< ~ ~ κ C κ C δ δ Neglecing bending em is equivalen o he assumion ha wo elemens ae in join. Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Pin-join assumion coninued Fo sucues when dislacemens ae caused by bending only, in join assumion can no be alied. δ δ δ δ 0 δ δ Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Pin-join assumion in dynamics The saic in join assumion has been incooaed in uss dynamics. Equivalen masses of beams ae aached o in joins. Poblem is educed o vibaion of concenaed masses conneced wih massless sings. Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Rigidly conneced sucue n eal, igidly conneced sucue, beam mass is disibued along is lengh and ansvesal moion assumed. Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Fis eigenfequency fo ba sucue 4000 3500 3000 Fis eigenfequency ad/s 500 000 500 000 500 0 R70x4 R8x4 R0x4 R33x4 R59x4 R77x5 R93x5 Coss secion aea Tuss Fame Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Modal analysis 5 ba sucue.9m.5m.9m Coss secion aeas: Cicula hollow secion Ø59x8.9m.5m z y 5.0m x 5.0m Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Fis mode shae in-join model f70.56 Hz igid-join model f38.43 Hz Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Fis mode shae visualizaion in-join model f70.56 Hz igid-join model f38.43 Hz Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Second mode shae in-join model f73.63 Hz igid-join model f39.90 Hz Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Analyical vesus exeimenal 5 Comuaional sucual dynamics 37 Exeimenal modal analysis 8 5 3 Mq&& + Cq& + Kq Bf 0 0 4 3.5 3.5.5 0.5 0 0 0.05 0. 0.5 0. 0.5 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Analyical modal analysis Equaions of moion Ouu q&& + Cq& + Kq Bf M 0 0 y Cq + Cq& + C q v a nu Modal ansfomaion q η Modal model && η i + ξ ωη& + ω η i i i i i 0 Fequency esonse funcion FRF α ω n T i i i ω + ζ iωi jω i C q B 0 ω nu αω Ouu Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Pefabicaed join sing model Roaional sings Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
nvese Eigensensiiviy Mehod { } { } { } { } e k T a e e k T a k λ λ M K { } { } { } { } { } { } e k T a a N i i e k e k a e a a k λ λ λ M M K, Sensiiviies of he eigenvalues Sensiiviies of he eigenvecos k - oaional k-h sing siffness - exeimenal -h eigenvalue and eigenveco - analyical -h eigenvalue and eigenveco { } e e λ, { } a a λ, Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
nvese Eigensensiiviy Mehod - coninued { } { } { } { } m a m e m a m e a e a e N N m m m N m m m N N λ λ λ λ λ λ λ λ λ λ M M L L M M M M L L / / / / / / / / / / / / Taylo seies exansion of eigenvalue + + j N j j λ λ λ 0 highe ode ems Se of simulaneous algebaic equaions Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Examle join siffness idenificaion Sof joins Flexible joins Rigid joins Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Examle - coninued Fis mode - flexible joins Fis mode - sof joins Fis mode - igid joins Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Examle coninued Numbe of degees of feedom DOFs 374 Siffness sensiiviy maix K Numbe of sing elemens 74 Designed join siffness design 000 knm/ad Given following measuemens f design [ Hz] f [ Hz] diffeence measued 7.08.86 9.7% 8.77 3.9 9.36% we ae looking fo join siffness Afe 3 ieaions i was found measued 999.86 knm/ad Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Examle one join wih educed siffness Modal Assuance Cieion MAC ω 9 35 ad/s, f 9 5.7 Hz MAC, e a T e a e a Mode 9 - joins siffness equals *0 3 knm/ad ω 9 36 ad/s, f 9 50.4 Hz Mode 3 4 5 6 7 8 9 0 MAC 0.98 0.8045 0.8043 0.9705.0000 0.9999 0.538 0.530 0.0043 0.07 Mode 9 Join wih siffness equal o *0 3 knm/ad Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Examle - coninued ω 33 480 ad/s, f 33 76.4 Hz Mode 33 - joins siffness equals *0 3 knm/ad ω 33 478 ad/s, f 33 76 Hz Mode 3 4 5 6 7 8 9 0 : 33 MAC 0.9999.0000.0000.0000 0.9997 0.9994.0000.0000.0000.0000 : 0.73 Join wih educed siffness equal o *0 3 knm/ad Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Anenna owe Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Subsucuing in comuaional sucual dynamics Decomosiion of one lage sucue ino Ns subsucues inenal DOFs exenal DOFs inenal DOFs 444444443 subsucue 444444443 subsucue + Moion equaions of -h subsucue: M q&& + K q f Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Model educion echniques in sucual dynamics Guyan educion m m sm ss s m q T q K K q q Caig-Bamon comonen mode synhesis CMS m sm ss s m q T q K K 0 q q η + s m s m ss sm ms mm s m ss sm ms mm f f q q K K K K q q M M M M && && m - mase exenal degees of feedom s - slave inenal degees of feedom Fo each subsucue: Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Subsucuing coninued T T T f T q T K T q T M T + && Reduced moion equaions of -h subsucue ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ f q K q M + && Subsiuing Caig-Bamon ansfomaion Assembling subsucues ino global maices of sucue Ns T ˆ ˆ P M P M Ns T ˆ ˆ P K P K Reduced moion equaions of whole sucue ˆ ˆˆ ˆ ˆ f Kq q M + && P - boolean maices Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Tubula welded join Mase DOFs Y Z X Z Y X Classical beam elemens Join sueelemen Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Flanged boled join Leg CHS 0.6/8 mm Diagonals Join flange CHS 5/3. mm 5 mm hickness Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Flanged boled join - coninued 0 33 3 6 8 9 5 00 Symmey bounday condiion Sucual bols M4 40 06 05 39 96 97 Z 53 Y 04 54 4 03 7 75 X 76 55 6 70 58 56 6 66 57 69 4 7 6 3 4 0 78 77 9 43 44 99 9 79 Tension siffness k T 53 MN/m Comession siffness k C 374 MN/m MAY 3 00 f k T q k C Bilinea chaaceisic Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Sysem idenificaion in exeimenal modal analysis Fequency domain mehods Peak icking SDOF mehod Time domain mehods bahim ime domain mehod 3.5 3.5.5 0.5 α ω α ω / 0 0 0.05 0. 0.5 0. 0.5 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 Mq&& + C0 q& + Kq 0 q& q&& 0 M K M C 0 q q& ω a ω ω b Daming coefficien ξ A ω ω b a ω Modal consan α ω ξ ω Y q q& y q q& y & Ay q q& A Y & Y K K q q& Ny Ny Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Sucual Dynamics Toolbox fo 3D Fames Modules CAD Tanslaos: -mo DXF foma -mo, exo x files fom ANSYS Sensiiviy based D: -nvese Eigensensiiviy Mehod Modal aames D: -Peak Picking Mehod -bahim ime domain -Random decemen Subsucuing: -3D beam elemen -Sing model of semi-igid joins -Guyan educion Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Wnioski Zweyfikowano sayczne załoŝenia zegubowego ołączenia elemenów w układach ęowych dla zyadku dgań. Wykazano, Ŝe zenoszenie załoŝeń saycznych do dynamiki moŝe owadzić do błędów Wykozysano analizę waŝliwości aameów modalnych do oceny szywności ołączeń w konsukcjach ęowych z uwzględnieniem zeczywisej osaci węzłów Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Wnioski cd. Do modelowania złoŝonych węzłów monoliycznych wykozysano echnikę subsucuing. Pzedsawiono zykład sawanego ołączenia uowego oaz ołączenia kołniezowego Zaimlemenowano odsawowe oceduy numeyczne do analizy dynamicznej konsukcji ęowych o węzłach odanych Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku
Bałomiej Błachowski Zasosowanie analizy modalnej do oceny degadacji szywności ołączeń konsukcji ęowych Dziękuję za uwagę! Seminaium PPT PAN, 7 czewca 00 oku