Nelinearna analiza okvirnih konstrukcija

Nelinearna analiza okvirnih konstrukcija

Usvajanje principa programiranog ponašanja u savremenim propisima za proračun konstrukcija na dejstvo zemljotresa podstiče korišćenje nelinearne analize konstrukcija u svakodnevnoj inženjerskoj praksi. Ovo iz razloga što nelinearna analiza omogućava dobijanje detaljnijih informacija o ponašanju konstrukcije u odnosu na tradicionalne metode proračuna. Pored potrebe da novi modeli proračuna budu što tačniji, podjednako je važno postići i odgovarajući stepen efikasnosti i kompjuterske cene analize, a to je u direktnoj vezi sa efikasnošću nelinearnih konačnih elemenata koji se koriste. Zbog dobrog kompromisa između tačnosti i kompjuterske efikasnosti, gredni konačni elementi se i dalje najčešće koriste u zemljotresnom inženjerstvu. U ovom kontekstu treba istaći elemente raspodeljene plastičnosti sa integracijom odgovora neelastičnog materijala po površini poprečnog preseka, tzv. fiber elemente, koji poseduju visok stepen tačnosti i imaju veliku fleksibilnost za modeliranje 3D neelastičnog odgovora elementa konstrukcije. Pored njih, vrlo često se koriste za modeliranje histerezisnog ponašanja ramova i elementi koncentrisane plastičnosti koji su ekonomičniji u odnosu na pomenute fiber konačne elemente.

Rad u okviru teme „Nelinearna analiza okvirnih konstrukcija“, sa jedne strane, je fokusiran na razvijanje novih, naprednih, 3D grednih konačnih elemenata kojima se uzimaju u obzir materijalne nelinearnosti, geometrijske nelinearnosti, efekat prerasodele plastičnih zona i drugi. Jedan ovakav element je razvijeni GP element (https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-94-007-6573-3_3) koji pripada grupi elemenata rezultantne plastičnosti. Element poseduje dobar balans između tačnosti i kompjuterske cene proračuna i ima značajne mogućnosti za opisivanje realnog lokalnog i globalnog ponašanja ramova pri monotonom i cikličnom opterećenju. Kod ovog elementa, koncept materijalnog modela generalisane plastičnosti je proširen i primenjen na relacije između sila u preseku i deformacije elementa i koristi se za opsivanje histerezisnog ponašanja plastičnih zglobova koji se mogu formirati na krajevima elementa.

Sa druge strane, rad u okviru ove teme je posvećen i poboljšanju već postojećih konačnih elemenata razvijanjem i implementacijom naprednijih algoritama koji se koriste kod određivanja stanja elementa. Tako na primer, kod fiber elementa, posebna pažnja je posvećena diskretizaciji svakog od posmatranih poprečnih preseka budući da kompjuterska efikasnost ovog elementa direktno zavisi od broja tačaka integracije u svakom od posmatranih preseka. Stoga je određivanje optimalne šeme diskretizacije preseka vrlo značajno. Pored toga, razvijaju se i “napredne” šeme diskretizacije koje se aktiviraju samo kada su potrebne i čime se zadržava visoka tačnost fiber elementa, ali se nekoliko puta smanjuje vreme (cena) proračuna.

Publikacije