hrvatski

Analiza uzdužne granične nosivosti u konceptualnoj sintezi tankostjenih konstrukcija

Ekonomski i ekološki aspekti gradnje i uporabe složenih tankostjenih konstrukcija (zrakoplov, brod, itd.) u današnje vrijeme uvjetuju sve izraženije zahtjeve za što većim smanjenjem pri tome utrošenog materijala i energije, tj. za iznalaženjem što racionalnijih i ekonomičnijih projektnih varijanti, koje stoga neminovno karakteriziraju i sve manje rezerve sigurnosti. U konceptualnoj sintezi nosivih konstrukcija razmatranje graničnih stanja omogućava neposredno razmatranje situacija u kojima konstrukcija, neki njen dio ili spoj, više ne može vršiti pridruženu funkciju, čime se omogućava utvrđivanje stvarne karakteristične razine i rezerve sigurnosti razmatrane konstrukcije. S tim u vezi, provedenim istraživanjem nastojalo se razviti unaprjeđenu metodu analize progresivnog kolapsa, tj. unaprijediti razmatranje graničnog stanja nosivosti pri konceptualnom projektiranju monotonih tankostjenih konstrukcija opterećenih tokom eksploatacije pretežno poprečnim (vertikalnim) savijanjem. Predloženom metodom se kroz obuhvaćanje različitih efekata raspodijeljenog opterećenja pri poprečnom savijanju omogućava kvalitetnije razmatranje uzdužne granične nosivosti (graničnog momenta savijanja) razmatrane konstrukcije te točnije i pouzdanije određivanje kritičnog poprečnog presjeka i njegove kolapsne sekvence uslijed ekstremnog savijanja. U tome smislu, uporaba predložene metode u okviru optimizacijske petlje konceptualne sinteze može rezultirati kvalitetnijom razinom i međuodnosom projektnih atributa (cijena, masa, sigurnost) nedominiranih projektnih varijanti, odnosno racionalnijim i ekonomičnijim preferiranim projektnim rješenjima. Nakon opisa postojeće (polazne) inkrementalno-iterativne metode analize progresivnog kolapsa (zasnovane na Smithovom pristupu), prikazani su različiti aspekti njenog unapređenja, predloženi u okviru ovoga rada. Detaljnije je razmotrena geometrijski nelinearna kinematika ravnog savijanja Euler-Bernoullijeve grede s posebnim naglaskom na slučaj ravnog savijanja bez djelovanja vanjske uzdužne sile, a koji se može smatrati prikladnom idealizacijom većine zrakoplovnih (i brodograđevnih) konstrukcija. Razmotreni su različiti aspekti pojave deplanacije poprečnih presjeka pri poprečnom ravnom savijanju, pri čemu je opisana postojeća numerička metoda za određivanje (diskretne) raspodjele deplanacijskih uzdužnih pomaka te je na temelju teorije Lockwood-Taylora izvedena metoda za određivanje korigirane raspodjele uzdužnih linijskih deformacija, prilagođena kontekstu razmatranog problema. Razmotreni su različiti aspekti smične nosivosti ravne oplate uključujući elastično smično izvijanje te različite načine njegovog odgađanja sukladno mogućnostima koje teorijski opis te pojave pruža. Izveden je kriterij osiguranja lokalnog smičnog izvijanja te su prikazane postojeće formulacije smične granične nosivosti. Opisana je korištena formulacija utjecaja (granične) smične nosivosti na uzdužnu (graničnu) nosivost te je na posljetku detaljno opisan dijagram toka algoritma unaprjeđene inkrementalno-iterativne metode analize progresivnog kolapsa, uz osvrt na ograničenja njene primjene te razlike s obzirom na polaznu metodu. Razina točnosti rezultata predložene metode prikazana je na nekoliko primjera monotonih tankostjenih ukrepljenih kutijastih nosača opterećenih različitim slučajevima (čistog i poprečnog) ravnog savijanja, pri čemu su prikazani i međusobno uspoređeni rezultati dobiveni polaznom i predloženom metodom, eksperimentalnim ispitivanjem te numeričkim simulacijama (NLMKE).

Sigurnost konstrukcija; granično stanje nosivosti; granična čvrstoća; uzdužna granična nosivost; granični moment savijanja; smična granična nosivost; analiza progresivnog kolapsa; kolapsna sekvenca; poprečno ravno (vertikalno) savijanje; deplanacija; izvijanje; popuštanje; monotone tankostjene konstrukcije; konceptualna sinteza

nije evidentirano