ROZWIĄZANIE POWŁOKI HIPERBOLOIDALNEJ W PARAMETRYZACJI PROSTOKREŚLNEJ

Podobne dokumenty
1. Wprowadzenie. Streszczenie: W pracy opisano rodzaje analiz obliczeniowych przy projektowaniu. analitycznymi.

e mail: i metodami analitycznymi.

Geometria powłoki, wg publikacji dr inż. Wiesław Baran

KONSPEKT WYKŁADU. nt. METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH TEORIA I ZASTOSOWANIA. Piotr Konderla

Wykład 1 Zagadnienie brzegowe liniowej teorii sprężystości. Metody rozwiązywania, metody wytrzymałości materiałów. Zestawienie wzorów i określeń.

KONSPEKT WYKŁADU. nt. MECHANIKA OŚRODKÓW CIĄGŁYCH. Piotr Konderla

SZACOWANIE NIEPEWNOŚCI POMIARU METODĄ PROPAGACJI ROZKŁADÓW

Praca podkładu kolejowego jako konstrukcji o zmiennym przekroju poprzecznym zagadnienie ekwiwalentnego przekroju

SYMULACJA KOMPUTEROWA NAPRĘŻEŃ DYNAMICZNYCH WE WRĘGACH MASOWCA NA FALI NIEREGULARNEJ

Wstępne przyjęcie wymiarów i głębokości posadowienia

AERODYNAMICS I WYKŁAD 6 AERODYNAMIKA SKRZYDŁA O SKOŃCZONEJ ROZPIĘTOŚCI PODSTAWY TEORII LINII NOŚNEJ

STATECZNOŚĆ SKARP. α - kąt nachylenia skarpy [ o ], φ - kąt tarcia wewnętrznego gruntu [ o ],

CZ.1. ANALIZA STATYCZNA I KINETOSTATYCZNA MECHANIZMÓW

WPŁYW METODYKI OBLICZEŃ ZAPOTRZEBOWANIA NA CIEPŁO DO WENTYLACJI NA OGÓLNE ZAPOTRZEBOWANIE CIEPŁA BUDYNKU

Stateczność układów ramowych

METODA ELEMENTU SKOŃCZONEGO. Termokinetyka

2. STOPIEŃ KINEMATYCZNEJ NIEWYZNACZALNOŚCI

u u u( x) u, x METODA RÓŻNIC SKOŃCZONYCH, METODA ELEMENTÓW BRZEGOWYCH i METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

Zadanie na wykonanie Projektu Zespołowego

BADANIE DRGAŃ WŁASNYCH NAPĘDU ROBOTA KUCHENNEGO Z SILNIKIEM SRM

ZMIANA WARUNKÓW EKSPLOATACYJNYCH ŁOŻYSK ŚLIZGO- WYCH ROZRUSZNIKA PO PRZEPROWADZENIU NAPRAWY

mgr inż. Wojciech Artichowicz MODELOWANIE PRZEPŁYWU USTALONEGO NIEJEDNOSTAJNEGO W KANAŁACH OTWARTYCH

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 3. Analiza obwodów RLC przy wymuszeniach sinusoidalnych w stanie ustalonym

ROZKŁAD OBCIĄŻEŃ ŚRODOWISKOWYCH W WIELOKOMOROWEJ SZYBIE ZESPOLONEJ

MECHANIKA 2 MOMENT BEZWŁADNOŚCI. Wykład Nr 10. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Badanie współzależności dwóch cech ilościowych X i Y. Analiza korelacji prostej

RUCH OBROTOWY Można opisać ruch obrotowy ze stałym przyspieszeniem ε poprzez analogię do ruchu postępowego jednostajnie zmiennego.

Slope stability Stateczność zboczy Limit Equilibrium Methods Metody Równowagi Granicznej

Optymalizacja belki wspornikowej

SPRAWDZANIE PRAWA MALUSA

Materiały do laboratorium Projektowanie w systemach CAD-CAM-CAE. 1. Wprowadzenie do metody elementów skończonych

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 2(88)/2012

METODA STRZAŁÓW W ZASTOSOWANIU DO ZAGADNIENIA BRZEGOWEGO Z NADMIAROWĄ LICZBĄ WARUNKÓW BRZEGOWYCH

Siła jest przyczyną przyspieszenia. Siła jest wektorem. Siła wypadkowa jest sumą wektorową działających sił.

Zaawansowane metody numeryczne

SYMULACJA KRZEPNIĘCIA OBJĘTOŚCIOWEGO METALI Z UWZGLĘDNIENIEM PRZECHŁODZENIA TEMPERATUROWEGO

Grupa: Elektrotechnika, wersja z dn Studia stacjonarne, II stopień, sem.1 Laboratorium Techniki Świetlnej

Ćw. 5. Wyznaczanie współczynnika sprężystości przy pomocy wahadła sprężynowego

PROJEKTOWANIE I BUDOWA

Zaawansowane metody numeryczne Komputerowa analiza zagadnień różniczkowych 1. Układy równań liniowych

NAPIĘCIE I NATĘŻENIE PRĄDU W IMPULSOWYCH LAMPACH RENTGENOWSKICH

(M2) Dynamika 1. ŚRODEK MASY. T. Środek ciężkości i środek masy

Ryszard Kutyłowski. Optymalizacja topologii kontinuum materialnego

Stateczność skarp. Parametry gruntu: Φ c γ

( ) 1. Wprowadzenie. Marcin Skwarek 1, Jacek Hulimka 2 (1) Budownictwo i Architektura 13(3) (2014)

Wykład 2: Stan naprężeń i odkształceń

STATYKA STANU BEZMOMENTOWEGO POWŁOKI HIPERBOLOIDALNEJ

KORZYŚCI PŁYNĄCE ZE STOSOWANIA ZASADY PRAC WIRTUALNYCH NA PRZYKŁADZIE MECHANIKI OGÓLNEJ. 1. Wprowadzenie. 2. Więzy układu materialnego.

WYWAŻANIE STATYCZNE WIRUJĄCYCH ZESTAWÓW RADIOLOKACYJNYCH

Pomiary parametrów akustycznych wnętrz.

7.8. RUCH ZMIENNY USTALONY W KORYTACH PRYZMATYCZNYCH

MATEMATYKA POZIOM ROZSZERZONY Kryteria oceniania odpowiedzi. Arkusz A II. Strona 1 z 5

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

A C T A U N I V E R S I T A T I S N I C O L A I C O P E R N I C I EKONOMIA XXXIX NAUKI HUMANISTYCZNO-SPOŁECZNE ZESZTYT 389 TORUŃ 2009.

WSPOMAGANE KOMPUTEROWO POMIARY CZĘSTOTLIWOŚCI CHWILOWEJ SYGNAŁÓW IMPULSOWYCH

3. ŁUK ELEKTRYCZNY PRĄDU STAŁEGO I PRZEMIENNEGO

ZASTOSOWANIE DZIANIN DYSTANSOWYCH DO STREFOWYCH MATERACY ZDROWOTNYCH. Bogdan Supeł

Sprawozdanie powinno zawierać:

Zastosowanie metody Westergaarda do oceny oddziaływania samolotu HERCULES C-130 na nawierzchnie lotniskowe


Badanie współzaleŝności dwóch cech ilościowych X i Y. Analiza korelacji prostej. Badanie zaleŝności dwóch cech ilościowych. Analiza regresji prostej

Przykład 3.2. Rama wolnopodparta

XXX OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP III Zadanie doświadczalne

Wektorowy wariant metody różnicowej w dynamice sztywno-lepkoplastycznych membran kołowych

ANALIZA DOKŁADNOŚCI WYBRANYCH TECHNIK CAŁKOWO-BRZEGOWYCH W KONTEKŚCIE MODELOWANIA ZAGADNIEŃ EMC NISKIEJ CZĘSTOTLIWOŚCI *)

Przykład 5.1. Kratownica dwukrotnie statycznie niewyznaczalna

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 5(96)/2013

Budownictwo i Architektura 13(3) (2014) Marcin Górski. Rzeszowska, e mail: mgorski@prz.edu.pl. 1. Wprowadzenie (1) gdzie: t p f.

Zestaw zadań 4: Przestrzenie wektorowe i podprzestrzenie. Liniowa niezależność. Sumy i sumy proste podprzestrzeni.

AUTOMATYKA I STEROWANIE W CHŁODNICTWIE, KLIMATYZACJI I OGRZEWNICTWIE L3 STEROWANIE INWERTEROWYM URZĄDZENIEM CHŁODNICZYM W TRYBIE PD ORAZ PID

APROKSYMACJA QUASIJEDNOSTAJNA

PROSTO O DOPASOWANIU PROSTYCH, CZYLI ANALIZA REGRESJI LINIOWEJ W PRAKTYCE

SPRAWNOŚĆ MECHANICZNA ZESPOŁU NAPĘDOWEGO Z SIŁOWNIKIEM HYDRAULICZNYM PRZY UWZGLĘDNIENIU TARCIA SUCHEGO

Automatyzacja Statku

Moment siły (z ang. torque, inna nazwa moment obrotowy)

Metody badań kamienia naturalnego: Oznaczanie współczynnika nasiąkliwości kapilarnej

AERODYNAMIKA MOSTU IM. H. SUCHARSKIEGO W GDAŃSKU

Analizy numeryczne drgań naczynia wyciągowego w jednokońcowym górniczym wyciągu szybowym. 1. Wprowadzenie SZYBY I MASZYNY WYCIĄGOWE

Studia stacjonarne, II stopień, sem.1 Laboratorium Techniki Świetlnej

I. Elementy analizy matematycznej

Teoria niepewności pomiaru (Rachunek niepewności pomiaru) Rodzaje błędów pomiaru

Kier. MTR Programowanie w MATLABie Laboratorium

Laboratorium Pomiarów i Automatyki w Inżynierii Chemicznej Regulacja Ciągła

Slope stability Stateczność zboczy Limit Equilibrium Methods Metody Równowagi Granicznej

KURS STATYSTYKA. Lekcja 6 Regresja i linie regresji ZADANIE DOMOWE. Strona 1

Laboratorium ochrony danych

Funkcja momentu statycznego odciętej części przekroju dla prostokąta wyraża się wzorem. z. Po podstawieniu do definicji otrzymamy

MODELOWANIE SIŁ SKRAWANIA PODCZAS OBWIEDNIOWO-PODZIAŁOWEGO SZLIFOWANIA KÓŁ ZĘBATYCH

Ć W I C Z E N I E N R M-6

OKREŚLENIE OPTYMALNEJ ODLEGŁOŚCI KONTURU ZE ŹRÓDŁAMI OD BRZEGU OBSZARU Z ZASTOSOWANIEM METODY ROZWIĄZAŃ PODSTAWOWYCH

Michal Strzeszewski Piotr Wereszczynski. poradnik. Norma PN-EN Nowa metoda. obliczania projektowego. obciazenia cieplnego

Metody gradientowe poszukiwania ekstremum. , U Ŝądana wartość napięcia,

ZASADA ZACHOWANIA MOMENTU PĘDU: PODSTAWY DYNAMIKI BRYŁY SZTYWNEJ

Bryła fotometryczna i krzywa światłości.

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI Badanie obwodów prądu sinusoidalnie zmiennego

DIAGNOSTYKA WYMIENNIKÓW CIEPŁA Z UWIARYGODNIENIEM WYNIKÓW POMIARÓW EKPLOATACYJNYCH

Wyznaczanie lokalizacji obiektu logistycznego z zastosowaniem metody wyważonego środka ciężkości studium przypadku

Praktyczne wykorzystanie zależności między twardością Brinella a wytrzymałością stali konstrukcyjnych

Zastosowanie symulatora ChemCad do modelowania złożonych układów reakcyjnych procesów petrochemicznych

WYKŁAD XIII METODY NUMERYCZNE W MODELOWANIU PROCESÓW

Transkrypt:

Wesław BARA Bronsław JĘDRASZAK ROZWIĄZAIE POWŁOKI HIPERBOLOIDALEJ W PARAMETRYZACJI PROSTOKREŚLEJ. Wstęp Budowle nżynerske występujące w budownctwe przemysłowym moą być projektowane w kształce hperbolody jednopowłokowej. Przykładam zrealzowanych obektów są chłodne komnowe (rys. ) komny lub nne konstrukcje. Powłok prostokreślne w lteraturze zostały wyróżnone wśród konstrukcj powłokowych [] ze wzlędów konstrukcyjnych podzelono je na trzy rupy: rozwalne śrubowe pozostałe. Podstawy teor oraz analzę pracy statycznej w ujęcu analtycznym numerycznym cenkoścennych konstrukcj powłokowych zostały przedstawone w oromnej lczbe publkacj których obszerne zestawene w lczbe ponad sześcuset pozycj zestawono w pracy [6]. Podjęto tam równeż próbę całoścoweo przedstawena teor analzy numerycznej zadań statyk statecznośc dynamk welopłatowych konstrukcj powłokowych. W nnejszej pracy dla zaproponowaneo opsu eometryczneo powerzchn środkowej powłok w parametryzacj prostokreślnej podano analtyczne rozwązane opsujące uoólnone sły przekrojowe oraz równana opsujące składowe wektora przemeszczena dla stanu błonoweo. Wykorzystano podejśce wyprowadzone [6] w którym powłoka jest traktowana jako cało trójwymarowe o szczeólnej eometr kształtu w której jeden z wymarów (rubość) jest znaczne mnejszy od dwóch pozostałych [5]. W celu uzyskana rozwązana analtyczneo zastosowano hpotezy upraszczające zaproponowane w pracach Belaka [ ]. Rys.. Chłodna komnowa Dr nż. Wydzał Budownctwa Poltechnka Opolska

. Ops powerzchn środkowej Powerzchne środkowe powłok prostokreślnych są utworzone przez proste zwane tworzącym prostolnowym (rys. ). W celu podana opsu welkośc eometrycznych nezbędnych do uzyskana analtyczneo rozwązana statyk wykorzystano wektorowy ops powerzchn środkowej pewnej rupy powłok w postac: r a cos( u ) sn( u ) j u cos( u ) sn( u ) j cos sn k u dze (rys. ): - u u - współrzędne krzywolnowe określające położene punktu na powerzchn - - parametr kątowy - kąt zawarty pomędzy rzutem tworzącej na płaszczyznę podstawy XY a promenem podstawy a - - parametr kątowy kąt określający nachylene tworzącej do płaszczyzny XY - a - promeń podstawy - L - wysokość powłok merzona w jednostkach dłuośc zodne ze współrzędną Z. () Rys.. Powerzchna w parametryzacj prostokreślnej W zależnośc od przyjętych wartośc kątowych powerzchne środkowe możemy uzyskać w kształce: hperbolody jednopowłokowej ( / ) stożka ( / ) lub walca ( / ). Współczynnk perwszej druej trzecej formy różnczkowej wyprowadzono w postac: a sn sn ( u ) cos u a cos cos ( a) b c ()

dze: - krzywzna łówna określona w zależnośc: sn H H K. () Pozostałe welkośc lobalne jak: krzywzna średna ( H ) ampltuda ( ) krzywzna Gaussa (K) lub symbole Chrstoffela ( k ) moą być wyznaczone [ ] na podstawe znanych współczynnków form różnczkowych. Uoólnone sły przekrojowe:. Równana równowa - składowe tensora sł przekrojowych dzałające w płaszczyźne stycznej do powerzchn środkowej M - składowe tensora momentów przekrojowych znających skręcających j Q - składowe tensora sł poprzecznych (tnących) dzałających prostopadle do powerzchn środkowej będące składowym tensora naprężena wyznaczamy z równań równowa. Możemy je zapsać w postac następująceo układu równań różnczkowych cząstkowych: j j Q b P j b Q j P j M Q k j M bk (4) dze: jest antysymetrycznym obektem przyjmującym wartośc jak wyżej. 4. Uoólnone sły przekrojowe Momenty znające towarzyszące uoólnonym słom przekrojowym w stane błonowym możemy wyznaczyć [ ] z zależnośc: dze: M sn a z eometrą powłok zależnoścą: n n P (5) jest współczynnkem wążącym cechy materałowe 4. (6) h

Sły tnące wyznaczymy z czwarteo równana układu równań (4): Q Q P P P (7) P P P dze: P P P - składowe wektora obcążena P w bazach lokalnych które można wyznaczyć z równośc: P X Y j Z k P r P r P m. (8) Po uproszczenu perwszych trzech równań układu (4) poleającym na pomnęcu członów j zawerających składnk z Q jako małe sły przekrojowe możemy wyznaczyć z układu równań stanu podstawoweo w postac: P j (9) b P. W celu rozwązana układu równań (9) zastosowano do perwszeo równana podstawene: j P P () a po przyjęcu że rozwązane równana () będze spełnała pewna funkcja f : d f f P () końcowa forma równana perwszeo układu równań (9) będze: f. () Po rozpsanu równana () dla j= uporządkowanu otrzymamy dwa równana: f f f f f () f f f f które po przekształcenach wykorzystanu trzeceo równana oólneo układu równań równowa (9) oraz przy wykorzystanu zależnośc () dadzą równane rozwązujące różnczkowe cząstkowe perwszeo rzędu w postac:

f f HP P HP P Po rozwązanu równana (4) sły przekrojowe wyznaczymy z zależnośc ():. (4) f P. (5) Dalsze rozważana doprowadzają do rozwązana opsująceo sły przekrojowe które w ujęcu fzycznym jako końcowej forme przyjmowanej do wymarowana zapszemy: P J J P J J P sn J (6) dze: J J J - to całk zapsane w następujący sposób: u u J HP P du l l u HP P du J J J J du l (7) natomast P to funkcja wyznaczona z równana (). Uzyskane rozwązane (6) opsujące sły przekrojowe dla pewnej klasy powłok prostokreślnych w tym równeż hperbolody jednopowłokowej jest pełnym analtycznym rozwązanem zamknętym dla dowolnych obcążeń dla których wektor obcążena zapsany w oólny sposób przedstawa zależność (8). 5. Przemeszczena Przemeszczenowy układ równań różnczkowych napszemy wykorzystując zwązk eometryczne które zapsane w wersj lnowej [ 4] w odnesenu do tensora odkształcena błonoweo będą: w k j k k w jk bw (8) dze: w k w - składowa wektora przemeszczena - składowe kowarantneo tensora odkształcena błonoweo powerzchn środkowej dla stanu lnoweo które możemy wyznaczyć wykorzystując zwązk fzyczne określone wzorem:

Eh kl k jl kl. (9) Po wyznaczenu pochodnych kowarantnych składowych wektora przemeszczena oraz przekształcenach układ równań (8) zapszemy w postac: w w w w w w bw w w w b w w k w () dze prawe strony równań () po rozpsanu zwązków fzycznych określone zostaną zależnoścam (9). Dalsze rozważana doprowadzają do nejednorodneo równana różnczkoweo cząstkoweo o współczynnkach funkcyjnych [ ]. Rozwązane takeo równana sprawa duże trudnośc oblczenowe [ 4] można je przeprowadzć jedyne uproszczonym metodam w sposób numeryczny. 6. Przykład lczbowy Dla powłok hperbolodalnej kształtowanej z przeznaczenem na chłodnę komnową przedstawono rozwązane stanu błonoweo dla symetryczneo antysymetryczneo obcążena. Przyjęto obcążene od cężaru własneo które przy dowolnym ustawenu powłok wzlędem kerunku rawtacj (kąt ) opsują składowe wektora obcążena: P q a P sn cos snu A cos sn qa sn a A cos snu cos sn a qa P sn sn A cos a () dze: A acos cos cosu cosu. Ze wzlędu na małą smukłość analzowanej w przykładze powłok w celu pokazana wpływu obcążena antysymetryczneo (składnk z mnożnkem sn ( ) ) na przebe sł przekrojowych przyjęto. Inne wykonane oblczena pokazały że dla powłok smukłych wpływ częśc antysymetrycznej już przy małych wartoścach kąta jest znaczny. W referace zameszczono jedyne wykresy przestrzenne sł przekrojowych fzycznym (rys. 4). Pozostałe sły uoólnone wyznaczyć z podanych zależnośc (5) (7). M Q jako funkcje w ujęcu P P można

- L =. [ - E = 7. [GPa] - L = 9. [ - =.667 [ - ]. - a = 47.5 [ - a = 6. [ - rubość h. Rys.. Dane do oblczeń Oblczena wykonano przy użycu własnych proramów napsanych w języku Fortran oraz wykorzystując system oblczenowy Mathematca. a) a) -4. -4-4. 6-4 7-68 5 5 z [ z [ [k/ 75 9 8-68. 9 8 7 Max ( [65[ ]) = -4.4 [k/ Mn ( [ [ ]) = -67.5 [k/ 6 b) b).. -. 6-7 -6 5 z [ z [ 5 75 [k/ 8 9-6. 9 8 7 Max ( [ 5 [ ]) =.69 [k/ Mn ( [ 95[ ]) = -6. [k/ 6

c) c) 7.. -. 7 - - -469 5 z [ 5 75 9 8 z [ u [ ] [k/ 7 -. 6 -. -469. 9 8 7 Max (75 [ [ ]) = 7. [k/ Mn ( [ 85[ ]) = -468.7 [k/ 6 Rys. 4. Sły przekrojowe: a) b) c) wykresy przestrzenne w rozwnęcu a) b) c) wdok na płaszczyznę podstawy z punktu o współrzędnej z = 4 m 7. Podsumowane Przedmotem referatu jest powłoka hperbolodalna którą możemy zalczyć do rupy powłok prostokreślnych. Ops powerzchn środkowej przedstawono dla parametryzacj prostokreślnej. Sformułowano równana równowa oraz podano rozwązane statyk dla stanu błonoweo. W pracy podano praktyczne zastosowane uzyskanych wynków. Lteratura [] BIELAK S. Powłok prostokreślne. Opole Zeszyty aukowe Wyższej Szkoły Inżynerskej w Opolu Budownctwo zeszyt 976. [] BIELAK S. elnowa teora powłok cz. II. Opole Wyższa Szkoła Inżynerska w Opolu Studa Monorafe zeszyt 8 995. [] BARA W. Analza statyczna powłok hperbolodalnej. Ujęce nelnowośc eometrycznej Praca doktorska. Opole Poltechnka Opolska 998. [4] BARA W. JĘDRASZAK B. Przemeszczena powłok hperbolodalnej. XLIX Konferencja aukowa KILW PA K PZITB. Krynca T. s. -8. [5] WOŹIAK Cz. elnowa teora powłok. Warszawa PW 966. [6] CHRÓŚCIELEWSKI J. MAKOWSKI J. PIETRASZKIEWICZ W. Statyka dynamka powłok welopłatowych. elnowa teora metoda elementów skończonych. Warszawa IPPT PA 4. SOLUTIO FOR HYPERBOLOIDAL SHELL OBTAIED APPLYIG STRAIGHT LIE PARAMETRIZATIO Hyperbolodal shell s consdered. Its central surface s descrbed usn straht lne parametrzaton whch s also vald for descrpton of cones and drums. Equatons of balance for the shell are presented. Formulas descrbn values of nternal forces for bendless state have been derved. In paper are presented exmples of applcaton of obtaned results.