Bjælkemekanik med tværsnitsdeformation

Relaterede dokumenter
Avancerede bjælkeelementer med tværsnitsdeformation

Gusset Plate Connections in Tension

Basic statistics for experimental medical researchers

Skriftlig Eksamen Kombinatorik, Sandsynlighed og Randomiserede Algoritmer (DM528)

Linear Programming ١ C H A P T E R 2

SKRIFTLIG EKSAMEN I NUMERISK DYNAMIK Bygge- og Anlægskonstruktion, 7. semester Torsdag den 19. juni 2003 kl Alle hjælpemidler er tilladt

Aktivering af Survey funktionalitet

Vina Nguyen HSSP July 13, 2008

Den nye Eurocode EC Geotenikerdagen Morten S. Rasmussen

Trolling Master Bornholm 2012

Brug sømbrættet til at lave sjove figurer. Lav fx: Få de andre til at gætte, hvad du har lavet. Use the nail board to make funny shapes.

Black Jack --- Review. Spring 2012

On the complexity of drawing trees nicely: corrigendum

Help / Hjælp

Vores mange brugere på musskema.dk er rigtig gode til at komme med kvalificerede ønsker og behov.

Privat-, statslig- eller regional institution m.v. Andet Added Bekaempelsesudfoerende: string No Label: Bekæmpelsesudførende

Trolling Master Bornholm 2014

F o r t o l k n i n g e r a f m a n d a l a e r i G I M - t e r a p i

Sign variation, the Grassmannian, and total positivity

Skriftlig Eksamen Diskret matematik med anvendelser (DM72)

Unitel EDI MT940 June Based on: SWIFT Standards - Category 9 MT940 Customer Statement Message (January 2004)

PARALLELIZATION OF ATTILA SIMULATOR WITH OPENMP MIGUEL ÁNGEL MARTÍNEZ DEL AMOR MINIPROJECT OF TDT24 NTNU

Central Statistical Agency.

Kort A. Tidsbegrænset EF/EØS-opholdsbevis (anvendes til EF/EØS-statsborgere) (Card A. Temporary EU/EEA residence permit used for EU/EEA nationals)

DoodleBUGS (Hands-on)

IBM Network Station Manager. esuite 1.5 / NSM Integration. IBM Network Computer Division. tdc - 02/08/99 lotusnsm.prz Page 1

The X Factor. Målgruppe. Læringsmål. Introduktion til læreren klasse & ungdomsuddannelser Engelskundervisningen

Implementing SNOMED CT in a Danish region. Making sharable and comparable nursing documentation

Den uddannede har viden om: Den uddannede kan:

Resource types R 1 1, R 2 2,..., R m CPU cycles, memory space, files, I/O devices Each resource type R i has W i instances.

Dendrokronologisk Laboratorium

Besvarelse af vitcap -opgaven

applies equally to HRT and tibolone this should be made clear by replacing HRT with HRT or tibolone in the tibolone SmPC.

Dendrokronologisk Laboratorium

TM4 Central Station. User Manual / brugervejledning K2070-EU. Tel Fax

Kvant Eksamen December timer med hjælpemidler. 1 Hvad er en continuous variable? Giv 2 illustrationer.

Det er muligt at chekce følgende opg. i CodeJudge: og

Reetablering af levetid på defekte vindmøllevinger EnergiForsk Juni

what is this all about? Introduction three-phase diode bridge rectifier input voltages input voltages, waveforms normalization of voltages voltages?

Noter til kursusgang 9, IMAT og IMATØ

Titel: Barry s Bespoke Bakery

To the reader: Information regarding this document

Forbruger Europa. Christel Høst

Sustainable use of pesticides on Danish golf courses

Skriftlig Eksamen Beregnelighed (DM517)

Slot diffusers. Slot diffusers LD-17, LD-18

About the course: (Please comment to your right) - To which degree has the course facilitated learning the skills outlined in the academic aims?

University of Copenhagen Faculty of Science Written Exam April Algebra 3

Bilag. Resume. Side 1 af 12

Kurver og flader Aktivitet 15 Geodætiske kurver, Isometri, Mainardi-Codazzi, Teorema Egregium

Besvarelser til Lineær Algebra Reeksamen Februar 2017

Kunstig intelligens. Thomas Bolander, Lektor, DTU Compute. Siri-kommissionen, 17. august Thomas Bolander, Siri-kommissionen, 17/8-16 p.

Motorway effects on local population and labor market

User Manual for LTC IGNOU

CHAPTER 8: USING OBJECTS

University of Copenhagen Faculty of Science Written Exam - 3. April Algebra 3

Trolling Master Bornholm 2016 Nyhedsbrev nr. 3

User guide - For testing SFTP and HTTP/S data communication

OPGAVE 1. f(t) = f 0 cos(ωt)

DGF møde, i Odense DS 1537 Jordankre Prøvning. Disposition

Side 1 af 9. SEPA Direct Debit Betalingsaftaler Vejledning

Cross-Sectorial Collaboration between the Primary Sector, the Secondary Sector and the Research Communities

Øjnene, der ser. - sanseintegration eller ADHD. Professionshøjskolen UCC, Psykomotorikuddannelsen

Project Step 7. Behavioral modeling of a dual ported register set. 1/8/ L11 Project Step 5 Copyright Joanne DeGroat, ECE, OSU 1

Trolling Master Bornholm 2013

Trolling Master Bornholm 2014

Business Rules Fejlbesked Kommentar

Fejlbeskeder i SMDB. Business Rules Fejlbesked Kommentar. Validate Business Rules. Request- ValidateRequestRegist ration (Rules :1)

Exercise 6.14 Linearly independent vectors are also affinely independent.

Fejlbeskeder i Stofmisbrugsdatabasen (SMDB)

Molio specifications, development and challenges. ICIS DA 2019 Portland, Kim Streuli, Molio,

Generelt om faget: - Hvordan vurderer du dit samlede udbytte af dette fag?

Strategic Capital ApS has requested Danionics A/S to make the following announcement prior to the annual general meeting on 23 April 2013:

extreme Programming Kunders og udvikleres menneskerettigheder

Generalized Probit Model in Design of Dose Finding Experiments. Yuehui Wu Valerii V. Fedorov RSU, GlaxoSmithKline, US

Bachelorprojekt. Forår 2013 DMD10

Engelsk. Niveau C. De Merkantile Erhvervsuddannelser September Casebaseret eksamen. og

Dendrokronologisk Laboratorium

Portal Registration. Check Junk Mail for activation . 1 Click the hyperlink to take you back to the portal to confirm your registration

Tidevandstabeller for danske farvande. Tide tables for Danish waters

Dumped ammunition - an environmental problem for sediment management?

Chapter 14. Mendel & Genetics. AP Biology

Boligsøgning / Search for accommodation!

DONG-område Resten af landet

LESSON NOTES Extensive Reading in Danish for Intermediate Learners #8 How to Interview

standard deviation cm/yr per deformation velocity 1 cm per deformation after Casu et al., 2006.

Userguide. NN Markedsdata. for. Microsoft Dynamics CRM v. 1.0

Engelsk. Niveau D. De Merkantile Erhvervsuddannelser September Casebaseret eksamen. og

Generelt om faget: (Eventuelle kommentarer til højre) - Givet målbeskrivelsen ovenfor, hvordan vurderer du så pensum?

SOFTWARE PROCESSES. Dorte, Ida, Janne, Nikolaj, Alexander og Erla

ATEX direktivet. Vedligeholdelse af ATEX certifikater mv. Steen Christensen

FAST FORRETNINGSSTED FAST FORRETNINGSSTED I DANSK PRAKSIS

Martin Lohse. Passing. Three mobile for accordion. Composed

Modtageklasser i Tønder Kommune

Observation Processes:

Our activities. Dry sales market. The assortment

Noter til kursusgang 8, IMAT og IMATØ

(Text with EEA relevance)

LUL s Flower Power Vest dansk version

Eksamen i Signalbehandling og matematik

Transkript:

Forår 2013 Bachelor projekt Bjælkemekanik med tværsnitsdeformation Ali Kazim Jawad Thari, s102929 Under vejledning af: Professor Jeppe Jönsson & Adjunkt Michael Joachim Andreassen

Forord Dette er et bachelorprojekt, som er udført under Danmarks Tekniske Universitet i forårssemesteret 2013. Projektet er nomineret til 15 ETCS point og udført under insituttet for Byggeri og Anlæg. Udover afhandlingen består projektet af et lille elementemetode program, skrevet i MATLAB. Programmet er vedlagt bagerst i rapporten på en CD-rom. Jeg vil gerne takke mine to vejledere, Professor og sektionsleder Jeppe Jönsson & Adjunkt Michael Joachim Andreassen mange gange, for deres store behjælpsomhed, engagement, råd og ideoplæg under projektfasen. Det har været en fornøjelse at se jeres interesse inden for området, samt at lære fra jer. i

Resumé Dette projekt omhandler udviklingen af et bjælkeelement med tyndvæggede tværsnit. Projektet tager udgangspunkt i tidligere afhandlede specialer, hvor bjælkeelementet derfra er blevet videreudviklet. Hensigten med udviklingen af bjælkeelementet, har været at udvikle en generaliseret bjælketeori (GBT), som kan medtage forskydning- og tværsnitsdeformationer i beregningerne. Dette er forsøgt gjort uden at påsætte begrænsninger, hverken af hvad der gælder forskydning eller udvidelse af tværsnit, som tilfældet i [1]. I dette projekt er bjælkeelementet yderligere videreudviklet for et tre knuders tværsnitselement, frem for det almindelige kendte to knuders tværsnitselement, hvilket er tilfældet i de forrige afhandlinger, som der typisk er refereret til. Teorien for tyndvæggede bjælker (GBT) er blevet udviklet ved at tage udgangspunkt i et antaget flytningsfelt, som i forlængelse af Euler-Bernoulli teori, også kan medtage forskydning- og tværsnitsdeformationer. Ud fra det antaget flytningsfelt kan et tværsnit opbygges ved brug af semi-diskretiseringsteorien, hvor elementer benyttes til at opbygge et tværsnit. Disse tværsnitselementer vil som nævnt have en midterknude udover de sædvanlige endeknuder. Efter at tværsnittet er diskretiseret, opstilles energiligningen for systemet, mere bestemt den potentielle ligning. Herfra vil den indre variation af systemet undersøges, for at derefter kunne opstille det homogene differentialligningssystem. Herefter er de forskellige singulariteter i systemet observeret, for derefter at eliminere de mulige af dem. Dette er til sidst endt op med, at en af systemmatricerne fik opnået fuld rang, og som følge deraf var det muligt at løse differentialligningssystemet ved at betragte det som et egenværdiproblem. Påfølgende er de naturlige formfunktioner for systemet bestemt og visualiseret. De analytiske løsningsfunktioner langs bjælken er derefter bestemt. Disse er bestemt således, at identificere først og fremmest hver singularitet, for at derefter bestemme dets aksiale løsningsfunktion. Det har vist sig, at disse aksiale løsninger er identiske med de kendte løsningsfunktioner for den klassisk bjælketeori. Efterfølgende er de øvrige aksiale løsningsfunktioner bestemt, svarende til de ikke singulærer og hvor der er inkluderet et lokalt bidrag. Altså hvor tværsnittet kan have flytninger. Efterfølgende formuleres en elementmetode formulering for hhv. et og to bjælkeelementer, hvor både deformation- og spændingsligningerne udledes. I dette projekt er den inhomogene løsning ikke bestemt, og derfor er de følgende tests begrænset til, at kræfterne kun kan påsættes på randen af et bjælkeelement. Ved at have foretaget nogle tests for forskellige lastkombinationer samt tværsnit, og sammenlignet resultaterne med både det kommercielle FEM-program ABAQUS, samt [4] og [5], kan det konkluderes på baggrund af deformationerne, at mere forskydning er medtaget i beregningerne, i forhold til de to førnævnte projekter. Ikke desto mindre er afgivelserne sammenlignet med ABAQUS relativt for store til, at disse kan ignoreres. Spændingsfordelingerne er generelt forventelige, samt gælder det, at størrelsen ikke har en betydelig stor afvigelse sammenlignet med FEM-programmet. Forskydningsspændingerne har som undtagelse ikke den forventet fordeling, eftersom spændingerne har vist sig, at ikke være konstante når bjælke elementet udsættes for konstant forskydningskraft. Det har vist sig, at efter at have indført en tredje knude midt på elementet, har den indre ligevægt bevæget sig tættere mod det virkelige, end hvad der var gældende i [4]. Projektet har herefter forsøgt at ændre på flytningsfeltet for, at GBT formuleringen kan håndtere forskydningen korrekt. I første omgang er flytningsfeltet ændret således, at flytningen aksialt tilføjes et korrektionsled. Efter at have opstillet differentialligningen, samt elimineret hvad der kunne elimineres har det vist sig, at diffeii

rentialligningen umiddelbart ikke kan løses med den anvendte metode. Dette skyldes intet mindre end at systemmatricerne er for mange gange singulær som har rod i, at der eksisterer for mange frihedsgrader. Andre metoder for at kunne løse differentialligningen er derfor krævet. I stedet er der i projektet blevet kigget nærmere på et nyt flytningsfelt igen, hvor flytningen aksialt afhænger af en variation, som er uafhængig af den benyttet variation for flytningen i planen. Her har det vist sig at differentialligningen kan løses og de tilhørende naturlige formfunktioner er også illustreret. På grund af tidsmangel er problemstillingen ikke løst til bunds, men har til gengæld banet vejen for videre efterforskning indenfor det specifikke flytningsfelt. iii

Abstract This project deals with the development of a beam element with thin-walled cross section. The project takes as its point, from previous treated theses, and a further development is made. The aim of developing a beam element has been to develop a generalized beam theory (GBT) which is able to take shear and distortional displacements into account without any constraints, contrary to [1]. The beam element is, additionally, developed with an intermediate node for the cross section element. So, the cross section element has three nodes instead of two, as seen in the above-mentioned theses. The development of the thin-walled beam theory (GBT) is based on an assumed displacement field, and as in continuation of Euler-Bernoulli theory, the distortional and shear displacement is now allowed. Afterwards, the semi-disretization theory is used, which means that the cross-section is discretized into finite cross section element. The cross section element has, as mentioned, three nodes and ten degrees of freedom. It has four degrees of freedom at the edge nodes and two at the intermediate node. When the cross section element is discretized, the energy formulation is established. By making a virtual variation of the total displacement field, the governing homogenous differential equation is established. To be able to solve the differential equation by an eigenvalue problem, the singularities have to be eliminated. This ended up in one of the system matrices having full rank and as a result of that, the homogenous deferential equation could be solved, by rewriting it to an eigenvalue problem. Subsequently, the mode shapes were determined and plotted. Afterwards, the analytical axial solutions were determined. The way of solving the axial solutions was split into two ways. Firstly, the axial solutions corresponding to the singularities were solved. These solutions were similar to the known solutions from the classic beam theory. Afterwards, the remaining axial solutions were determined. These solutions correspond to the distortional modes. Subsequently, a finite element formulation for one and two beam element was derived. Next, the finite element equations of the displacements and stresses were formulated. The project doesn t solve the inhomogeneous part, thus, the following tests are constrained by the fact that the forces can only be loaded at the boundaries. Different tests were then performed in order to evaluate the validity of the GBT formulation. The results were compared to the results from the commercial FEM-program ABAQUS, [4] and [5]. It can be concluded, on the basis of the displacements, that the shear deformation, as expected, is more accessible than what is seen in [4] and [5]. Nevertheless, it is still not enough, since the deviations, compared to ABAQUS, are still too big. The stress distributions are generally seemed to be as expected and the magnitudes have relative small deviations compared to ABAQUS. The shear stress distribution is, as an exception, not correct. As it was shown, the beam test with constant shear force didn t result in constant shear stress. It has been shown that the inner equilibrium is much closer to be fulfilled than [4], due to the introduced intermediate node. Further, the project deals with new displacement fields in order to formulate a GBT formulation which can handle shear more correct. First, the axial displacement was added a correction term which means that the axial displacement was now depending on two different variations. After the differential equation was established and the possible eliminations were performed, it could be concluded that the differential equation was not able to be solved. This is caused by the fact that the main matrices contain many singularities which is a result of having many degrees of freedom in the system. Hence, other methods to solve the differential equation are required. iv

Instead, the project deals with a new displacement field again. This time the axial displacement is depending on a variation which is independent of the variation used for the in plane displacements. It emerged that the differential equation was able to be solved and, subsequently, the mode shapes were shown. Because of time pressure the GBT formulation was not completed. On the other hand, this has paved the way for further investigations on the chosen displacement field. v