Original title:
Materiálově nelineární řešení konstrukcí z plastů
Translated title:
Material nonlinear solution of structures made of plastics
Authors:
Weis, Lukáš ; Krejsa,, Martin (referee) ; Králík,, Juraj (referee) ; Kytýr, Jiří (referee) ; Němec, Ivan (advisor) Document type: Doctoral theses
Year:
2014
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební Abstract:
[cze][eng]
Předkládaná práce se zaměřuje na statickou analýzu konstrukcí z plastů se zohledněním nelineárního chování materiálu v závislosti na napětí. Statická analýza je prováděna metodou konečných prvků. V úvodu práce je názorně popsán rozdíl mezi materiálově lineárním a materiálově nelineárním přístupem. Pro numerickou analýzu plastových konstrukcí je vhodné použít skořepinový konečný prvek rozšířený o možnost dalšího dělení na vrstvy a integrační body přes svoji výšku. Samostatné kapitoly se věnují integraci výsledných veličin přes výšku průřezu. Integrace materiálové matice tuhosti korektně zohledňuje vznik excentricity. Část pozornosti je věnována numerickým kvadraturním pravidlům. Následující kapitola se věnuje materiálově nelineárním modelům. Je popsán jednodušší přístup za pomoci izotropně nelineárně elastického modelu, dále je popsán obecný přístup za použití ortotropně plastického modelu. Teoretický popis je doplněn grafickou interpretací kritérií podle jednotlivých autorů. Významná část této práce je věnována algoritmizaci výpočetních postupů. Je provedena v jazyce Fortran do dynamicky linkované knihovny, která je součástí programu RFEM 5, který je široce využíván v technické praxi. Součástí práce je studie srovnávající výkonnost různých technologií použitelných pro algoritmizaci popisované problematiky. Správnost teoretické analýzy materiálových modelů a následné implementace do programu RFEM 5 je ověřena na příkladu ohýbané konzoly. Konstrukce termoplastové nadzemní nádrže je podrobena detailní materiálově lineární, resp. nelineární analýze. Různé přístupy jsou porovnány na výsledcích napětí, deformace a přetvoření. Zvláštní pozornost je pak věnována stabilitní analýze se zohledněním nelineárního materiálového modelu.
The presented thesis focuses on static analysis of plastic structures, taking into account nonlinear behaviour of the material depending on the stress. The static analysis is performed using the finite element method. The difference between material linear and material nonlinear approach is illustratively described in the introduction. A shell finite element, which is enhanced by the possibility of further delamination into layers and integration points along its thickness, is suitable to be used for a numerical analysis of a plastic structures. Separate chapters are devoted to the integration of the resulting values over the height of the cross-section. The integration of the material stiffness matrix correctly reflects the emergence of eccentricity. A part of the attention is devoted to the numerical quadrature rules. Next chapter is devoted to material nonlinear models. Two approaches are described: a simpler one, using the isotropic nonlinear elastic model, and more general one, using the orthotropic plastic model. The theoretical description is complemented by the graphic interpretation of the criteria according to the individual authors. A significant portion of this work is devoted to the algorithmization of calculation procedures described in the theoretical chapters. The algorithmization itself is implemented in Fortran language into a dynamic-link library which is part of the software program RFEM 5 which is widely used in engineering practice. A part of the work is a study comparing the performance of the different technologies applicable for the algorithmization of the described issues. The agreement of the theoretical analysis of the material models and subsequent implementation within the RFEM 5 is demonstrated on the example of the bent cantilever. The thermoplastic aboveground tank structure is subject of detailed material linear, and nonlinear analysis respectively. The various approaches are compared on the results of stress, deformation an
Keywords:
Fortran; layered shell element; Material nonlinear analysis; plastic structures; static analysis; Fortran; Materiálově nelineární analýza; plastové konstrukce; statická analýza; vrstevnatý skořepinový prvek
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/51803
guest ::
