Ciklična plastičnost linijskih nosača sa oštećenjem

Ciklična plastičnost linijskih nosača sa oštećenjem

Različiti principi i fenomeni koje razmatra mehanika oštećenja se sve više primenjuju u proračunskim modelima inženjerskih problema u različitim granama industrije, pa i građevinarstvu. U slučaju materijalne nelinearnosti kod ciklično opterećenih linijskih nosača, numerička analiza može da bude veoma zahtevna, pa je cilj ovog istraživanja da se optimizuje analiza konstrukcija sa aspekta numeričke efikasnosti i tačnosti. Jedan od praktičnih pristupa ovom problemu je primena histerezisnih operatora (Preisach model) koji mogu da veoma efikasno definišu input-output relaciju kao analitičko rešenje u zatvorenom obliku. Suština praktičnosti primene Preisach-ovog modela histerezisa je u geometrijskoj interpretaciji koja je potpuno ekvivalentna analitičkom modelu. Na osnovu geometrijske interpretacije moguće je definisati numerički model koji omogućava postizanje konvergentnog rešenja na osnovu samo jednog inkrementa u jednom koraku opterećenja što doprinosi dobrim numeričkim performansama analize na nivou konstrukcije. Na osnovu rezultata i pretpostavki u formulaciji istraživanog pristupa, može se reći da su predstavljena modeli materijala najprikladniji za definisanje ponašanja duktilnih metala, ali se opšti principi mogu uspešno primeniti i na neke druge tipove materijala. Materijalna nelinearnost može podrazumevati pojavu plastičnih deformacija i oštećenja. Pod oštećenjem u materijalu se podrazumeva pojava mikro-prslina, mikro-šupljina, ali i drugi globalni fenomeni koji dovode do degradacije mehaničkih osobina se mogu na ovaj način modelirati kao oštećenje.
U okviru istraživanja razvijena su dva pristupa za definisanje oštećenja u materijalu. U oba pristupa, definisana je skalarna mera izotropnog oštećenja. Prvi pristup koristi osnovne principe mehanike oštećenja kao što su koncept efektivnog napona i ekvivalentnosti deformacije oštećenog i neošećenog modela. Drugi pristup je zasnovan na analitičkom rešenju za kompletan naponsko-deformacijski odnos. Za aksijalno opterećene elemente i rešetkaste konstrukcije, proračunske sile u elementima se direktno mogu dobiti kao tačne, s obzirom da je napon definisan u analitičkom obliku. Kod ramovskih konstrukcija gde je moguće složeno savijanje grednih elemenata, određivanje rezultujućih sila u preseku je postignuto preko integracije napona u fiber elementima u poprečnom preseku. Napon u jednom fiber elementu može biti određen sa jednim od dva pristupa za definisanje oštećenja u materijalu. Kao rezultat definisanog modela, moguće je modeliranje velikog broja tipova ponašanja-loma elemenata ramovske konstrukcije i analiza progresivnog razvoja plastičnih deformacija i oštećenja u poprečnim presecima.

Publikacije

(2020). A Preisach Model for Monotonic Tension Response of Structural Mild Steel with Damage. Periodica Polytechnica Civil Engineering. DOI GraFar
(2013). On Anisotropic Elasticity Damage Mechanics. International Journal of Damage Mechanics. DOI GraFar
(2003). Fracture of Reinforced Concrete Beams Subjected to Three-Point Bending. International Journal of Damage Mechanics. DOI GraFar