Određivanje graničnog opterećenja u okvirnim konstrukcijama

undergraduate thesis

• Title (english): Estimation of limit load in frame structures
• Author: Ana Vrgoč
• Mentor: Tomislav Jarak (mentor)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture; Zagreb
• Defense date and country: 2017-03-02, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Mechanical Engineering

Abstract

Tema ovog rada je određivanje statičkih graničnih opterećenja okvirnih nosača u elasto-plastičnom području. Proračuni su provedeni analitički i numerički korištenjem programskog paketa Abaqus.

U uvodu su navedeni postupci za određivanje graničog opterećenja konstrukcija te je opisano ponašanje elastično – idealno plastičnog materijala. U drugom poglavlju opisana je metoda konačnih elemenata te su detaljnije razrađeni pojedini tipovi konačnih elemenata korištenih u ovom radu. Treće poglavlje posvećeno je verificiranju konačnih elemenata i tehnika modeliranja korištenih u radu. Verifikacija je provedena na jednostavnim primjerima grede opterećene na savijanje i grede opterećene na uvijanje. Korišteni su dvodimenzijski četverokutni elementi za analizu ravninskog stanja naprezanja te trodimenzijski heksaedarski konačni elementi. Također, provedena je usporedba rješenja korištenjem elemenata prvog i drugog reda. Svi proračuni su provedeni za elastično – idealno plastični materijal uz pretpostavku o malim pomacima i deformacijama. U numeričkim proračunima granično stanje je određeno analizom širenja plastičnih zona pomoću inkrementalno-iterativnih metoda. U svim proračunima provedena je usporedba s dostupnim analitičkim rješenjima.

U četvrtom poglavlju prikazani su analitički i numerički proračuni okvirnih nosača. Za zadani dvodimenzijski okvirni nosač za analitičko određivanje graničnog opterećenja korišteni su kinematički i statički poučak granične analize te pristup krutog plastičnog zgloba, dok je u numeričkoj analizi praćeno širenje plastičnih deformacija. Za prostornu štapnu konstrukciju je proveden analitički proračun prema statičkom poučku granične analize pri čemu je granično opterećenje procijenjeno pomoću statičkog elastičnog rješenja. Zatim je provedena numerička elasto-plastična analiza kako bi se odredilo stvarno granično opterećenje prostorne štapne konstrukcije.

Abstract (english)

In this thesis, an estimation of limit load in frame structures has been considered. Calculations are conducted both analitycally and numerically using the software package Abaqus, which employs the Finite Element Method (FEM).

In the introduction, the methods for estimating the limit load in frame structures and the behaviour of elastic – perfectly plastic material are presented. In the second chapter, the Finite Element Method (FEM) and the software package Abaqus are described. In adition, the finite elements used in this thesis are further elaborated. The third chapter deals with the verification of the finite elements and modeling techniques applied in this work. The results have been verified by studying a beam subjected to pure bending and torsion. The comparison of the results obtained by two–dimensional plane stress elements and three–dimensional hexahedron „brick“ elements is presented. Thereby, both the first- and the second-order elements has been tested. The analysis has been carried out for a elastic–ideally plastic material, by assuming the small strains and displacements. In the numerical calculations, the elasto – plastic analyses is conducted by emplyoing incremental techniques in order to determine the spreading of the plastic areas and the limit condition of the frame structures. In all of the calculations, the numerical solutions were obtained by available analytical results.

In the fourth chapter, the analytical and numerical analysis of frame structures are presented. For the given two-dimensional frame structure, the limit load is estimated analitically by using the lower and upper bound theorems of the limit analysis, as well as the rigid plastic hinge approach, while in the numerical the elasto-plastic analysis was preformed in order to analize the spreading of the plastic areas and to estimate the limit load of frame structures. For the given space frame structure, the analytical elastic analysis is carried out in order to determine the lower bound of the limit load. Thereafter, the numerical easlto-plastic analysis is conducted in order to estimate the limit load of the frame structure.

• Keywords: granično opterećenje okvirnih nosača; granična analiza; Abaqus; metoda konačnih elemenata; plastične deformacije
• Keywords (english): limit load of frame structures; limit analyis; plastic strain; Abaqus; the Finite Element Method
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:442529
• Study programme: Title: Mechanical Engineering; Study programme type: university; Study level: undergraduate; Academic / professional title: sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka strojarstva (sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka strojarstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2019-05-22 19:05:44