Naslov (srp)

Procena integriteta čeličnih konstrukcija pomoću uporedne modalne analize : doktorska diseracija

Autor

Veg, Emil A.

Doprinosi

Sedmak, Aleksandar
Maneski, Taško
Miladinović, Ljubomir
Radaković, Zoran
Rakin, Marko

Opis (eng)

Early researches on steel structures integrity were mainly oriented on calculations and conventional experiments. Robust numerical methods of a high accuracy are usually less reliable in estimation of dynamical properties and a true condition of a steel structure. On the other hand, experiments on real structures, being in regular operation, could be very demanding to conduct. Acquisition systems nowadays became more affordable than ever, due to fast development of commercial electronics. Therefore, data loggs are rather oversized and thus very difficult to analyse. Another problem is that the objects in experiments are usually simple items such as bars and plates, or simplified models of real structure. In such experiments contribution of harsh ambient conditions (snow, wind, ice, high humidity, extreme temperatures, excessive traffic, ...) is mostly neglected. Main goal of this PhD thesis is improvement of renowned experimental methods. It is also addressed to implementation and justification of novel methodology in structural integrity analysis. The main idea is to correlate experimental results with those obtained applying ANSYS software package (based on Finite Element Method). Throughout a results cross-correlation and model adjustment the new presentation of the structure is created, in other words, a reliable base for further analysis. Structural properties which are in the focus of the correlation process are natural frequency, modal mass, stiffness and damping. By a proper definition of those parameters, and a 3D model of the structure, a preliminary map of measuring points and measuring configuration can be set. Main point of the experiment concept is to determine dynamic behaviour of the structure, exposed to a known load. Truly correlated 3D model, with verified geometric, static and dynamic properties offers the opportunity to predict the structure behaviour under loads that can hardly apply on a living structure (extreme overloads, complex loads, harsh ambient conditions...). In the doctoral thesis, it is presented a consistent methodology applied in the analysis of different structural cases as follows: an electric grid transmission tower and grillage structure in the thermal power plant. Each one of the quoted items is steel made, having its own properties, and thus requires specific approach along the modelling process, experimental treatment and post event analysis.

Opis (srp)

Dosadašnja istraţivanja u obasti integriteta čeličnih konstrukcija bazirana su uglavnom na analitičkim procenama veka strukture kroz numeričke proračune i ispitivanja konvencionalnim eksperimentima. Numeričke metode, ma koliko bile precizne, ne pruţaju pravu sliku o realnom ponašanju i stanju čelične konstrukcije. S druge strane, merenja na realnim konstrukcijama u uslovima redovne eksploatacije mogu biti veoma zahtevna za izvoĎenje. Ubrzanim razvojem elektronskih ureĎaja i smanjenjem njihove cene, sistemi za akviziciju i višekanalna merenja postali su komercijalno dostupni, pa se došlo u situaciju da rezultati merenja budu ekstremno velike datoteke, koje je srazmerno teško analizirati i adekvatno protumačiti u realnom vremenu. Drugi nedostatak konvencionalnog pristupa u proceni integriteta čeličnih konstrukcija je to što se ispitivanja izvode na epruvetama, ili u najboljem slučaju, na umanjenim modelima koji predstavljaju čeličnu konstrukciju koja je predmet ispitivanja. Ovakvim eksperimentima, u laboratorijskom okruţenju, zanemareni su uticaji ambijentalnih uslova kao što su kiša, vetar, sneg, velike temperaturne promene, pomeranje tla, uticaj saobraćaja i drugi faktori. Jedan od ciljeva ove disertacije je da se prevaziĎu nedostaci do sada primenjivanih metoda i da se unapredi postupak merenja i tumačenja digitalnih zapisa. Pošlo se od ideje da je moguće tako povezati ANSYS numeričku analizu čelične konstrukcije sa merenjima na realnoj strukturi, da se postigne egzaktno podešavanje modela i postavi usavršena metodologija za procenu integriteta konstrukcije. Numeričkim simulacijama dolazi se do okvirne slike odziva konstrukcije izloţene pobudi, prvenstveno u smislu definisanja sopstvene frekvencije oscilovanja konstrukcije, modalne mase, krutosti i prigušenja, kao i osnovnih modova oscilovanja. Poznavanjem tih modalnih parametara, uz 3D model date čelične konstrukcije, definiše se matrica mernih tačaka (koordinate, pravci merenja, način vezivanja senzora), broj potrebnih senzora i minimalna konfiguracija opreme za snimanje dinamičkih parametara. Obradom podataka prikupljenih na ovaj način, jasno se definiše odziv konstrukcije za postojeću pobudu. UvoĎenjem simulirane ambijentalne pobude u 3D model konstrukcije, proveravaju se rezultati prethodno uraĎene numeričke analize, kao i njihova korelacija sa rezultatima dobijenim realnim merenjem. Korekcijom 3D modela, sa ciljem potpunog usklaĎivanja analitičkih i empirijskih rezultata, dolazi se do 3D modela koji je potpuni ekvivalent stvarne čelične konstrukcije. To otvara mogućnost da se struktura ispita pod opterećenjima koja nije bilo moguće uvesti na realnoj kostrukciji (veći intenzitet opterećenja, kritična kombinacija opterećenja, zahtevniji ambijentalni uslovi...). Metodologija koja je predmet ove disertacije primenjena je na dve čelične konstrukcije različite konfiguracije, namene i dimenzija. U pitanju su rešetkasta čelična konstrukcija dalekovodnog stuba i čelična struktura glavnog objekta termoelektrane. Obe ove konstrukcije su specifične na odreĎeni način i zahtevaju odgovarajući pristup, kako u definiciji 3D modela tako i u programu ispitivanja.

Opis (srp)

Oblast tehničkih nauka, mašinstvo - Mašinski materijali i zavarivanje / Technical sciences – Mechanical engineering - Machine materials and welding Datum odbrane: 01.09.2015.

Jezik

srpski

Datum

2015

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-NC-ND 2.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Nekomercijalno - Bez prerada 2.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/at/legalcode

Predmet

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Mašinske konstrukcije

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Ispitivanje materijala. Inženjerstvo materijala

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Mašinske konstrukcije

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Ispitivanje materijala. Inženjerstvo materijala