Metoda dinamičke krutosti

Pored niskofrekventnih dinamičkih pobuda kao što su zemljotres ili vetar, inženjerske konstrukcije mogu biti izložene i dejstvu pobude srednjeg i visokog frekventnog sastava koje se mogu javiti kod udarnih opterećenja, eksplozije, ili u akustici. U ovakvim slučajevima primena Metode konačnih elemenata postaje neefikasna jer zahteva rešavanje veoma velikog broja jednačina, što dovodi do povećanja vremena potrebnog za proračun, pri čemu se često dobijaju rezultati manje tačnosti. Zbog toga se Metoda dinamičke krutosti danas sve češće koristi kao alternativa metodi konačnih elemenata pri određivanju dinamičkog odgovora velikog broja problema u inženjerskoj praksi. U literaturi se ova metoda naziva i Metoda spektralnih elemenata.
Osnovni element Metode dinamičke krutosti predstavlja dinamička matrica krutosti kontinualnog odnosno spektralnog elementa formulisanog za odgovarajući dinamički problem, određena na osnovu analitičkog rešenja jednačina kretanja u frekventnom domenu. Na taj način, broj kontinualnih elemenata potrebnih za diskretizaciju ne zavisi od frekvencije, već samo od promene geometrijskih i/ili materijalnih karakteristika konstrukcije. Sa druge strane, postupak formiranja globalne dinamičke matrice krutosti je veoma sličan odgovarajućem postupku u Metodi konačnih elemenata, što Metodu dinamičke krutosti čini veoma efikasnom metodom visoke tačnosti prilikom rešavanja velikog broja problema vibracija.

Oblici osilovanja ploče sa ukrućenjem i kružne cilindrične ljuske dobijeni primenom metode dinamičke krutosti

Glavna aktivnost istraživača u okviru ove istraživačke teme usmerena je na formulaciju različitih tipova kontinualnih elemenata i odgovorajućih dinamičkih matrica krutosti dvodimenzionalnih problema (ploče i ljuske), kao i njihovu primenu u analizi vibracija izotropnih, ortotropnih jednoslojnih, sendvič, kompozitnih laminatnih sistema ploča i ljuski zasnovanih na različitim teorijama i pretpostavkama.
U okviru istraživanja razvijen je objektno orjentisan računarski program FREEVIB u Pajtonu. U program su implementirani svi do sada razvijeni kontinualni elementi izotropnih i ortotropnih ploča čime je omogućena analiza slobodnih vibracija sistema ploča (ploče pod uglom, ploče sa ukrućenjima, ploče sa skokovitom promenom debljine i sl.) sa proizvoljnim graničnim uslovima.

Publikacije