Konstrukcje

Autor: Magdalena Rucka

Rok wydania: 2018

Nr wydania: 1

Liczba stron: 245

ISBN: 978-83-7348-749-9

W książce omówiono podstawowe zasady zapewnienia trwałości konstrukcjom żelbetonowym, z uwzględnieniem aktualnego stanu wiedzy w tym zakresie.W pracy przedstawiono przyczyny degradacji betonu w tym zjawiska karbonatyzacji i wnikania chlorków ze środowiska.Podano także sposoby kontroli postępu procesów niszczenia oraz omówiono metody naprawy niewielkich uszkodzeń istniejących konstrukcji.

Niniejsza książka poświęcona jest metodzie przemieszeń w ujęciu macierzowym, znanej także pod nazwą bezpośredniej lub komputerowej metody przemieszczeń. Podejście to jest szczególnym przypadkiem metody elementów skończonych (MES), która jest od wielu lat powszechnie stosowana w działalności inżynierskiej, w tym do analizowania różnorodnych problemów mechaniki. Metoda przemieszczeń jest dedykowana rozwiązywaniu układów prętowych.

Paweł Fudali, Patrycja Ewa Jagiełowicz, Waldemar Witkowski

podręcznik

słowa kluczowe: grafika inżynierska, zapis konstrukcji, rysunek techniczny maszynowy 

© Copyright by Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2023

ISBN 978-83-7934-656-1

194 strony

oprawa miękka

Niniejszy podręcznik akademicki jest adresowany głównie do studentów wydziałów mechanicznych wyższych uczelni technicznych. Materiał w nim zawarty odpowiada programowi zajęć dydaktycznych z przedmiotu „grafika inżynierska i zapis konstrukcji”. W podręczniku podano podstawowe wiadomości teoretyczne, ilustrując je rozwiązaniem odpowiednio dobranych przykładów. Układ opracowania, zawartość merytoryczna oraz sposób przedstawiania problemów są rezultatem naszych wieloletnich doświadczeń dydaktycznych.

SPIS TREŚCI

Od Autorów 

Wstęp 

1. Elementy znormalizowane rysunku technicznego 

1.1. Podstawowe wymagania 

1.2. Rodzaje linii, pismo techniczne 

1.3. Widoki i przekroje w rzutach prostokątnych 

1.4. Sposoby przedstawiania powierzchni podlegających obróbce cieplnej, cieplno-chemicznej oraz powierzchni powlekanych

2. Wymiarowanie części 

2.1. Ogólne zasady wymiarowania 

2.2. Rodzaje wymiarowania 

2.3. Wymiarowanie wybranych elementów geometrycznych 

3. Tolerowanie wymiarów i geometrii 

3.1. Tolerowanie wymiarów 

3.2. Tolerowanie kształtu i położenia 

4. Struktura geometryczna powierzchni 

5. Gwinty, części gwintowane 

5.1. Podstawowe pojęcia 

5.2. Rodzaje gwintów 

5.3. Oznaczenie gwintów 

5.4. Budowa układu tolerancji gwintów metrycznych 

5.5. Rysowanie gwintów 

5.6. Wybrane części gwintowane

6. Połączenia wpustowe i wielowypustowe 

6.1. Podstawowe wiadomości 

6.2. Elementy połączenia wpustowego 

6.3. Elementy połączenia wielowypustowego równoległego 

6.4. Elementy połączenia wielowypustowego ewolwentowego walcowego 

7. Koła walcowe o zarysie ewolwentowym i prostej linii zębów 

7.1. Podstawowe wiadomości 

7.2. Przedstawienie geometrii kół zębatych 

7.3. Uzupełnianie tabeli specyfikacji koła zębatego na podstawie modelu 

8. Wały maszynowe 

8.1. Podstawowe wiadomości 

8.2. Przedstawianie geometrii wałów 

8.3. Przedstawianie wybranych elementów wałów i części współpracujących 

9. Korpusy 

10. Pokrywy boczne

Bibliografia 

Spis norm 

WTWiORB, warunki techniczne odbioru, warunki techniczne wykonania, zbrojenie, konstrukcja żelbetowa, stal zbrojeniowa, roboty zbrojarskie, odchyłka, tolerancja, wykonywanie, łączenie, pręt zbrojeniowy, zgrzewanie, spawanie, kontrola jakości

SPIS TRE Ś C I
1. WIADOMOŚCI WSTĘPNE ................................ ................................ .......... 5
1.1. Idea i algorytm metody elementów skończonych ................................ .................... 5
1.2. Dyskretyzacja obszaru zajmowanego przez konstrukcję ................................ .............. 6
1.3. Model obliczeniowy MES ................................ ................................ ......... 6
1.4. Stopnie swobody ................................ ................................ ................. 7
1.5. Typy elementów skończonych ................................ ................................ ..... 7
1.6. Sposoby podparcia modelu obliczeniowego ................................ ......................... 9
1.7. Obciążenia zewnętrzne – siły węzłowe ................................ ............................. 9
1.8. Przejście ze sformułowania matematycznego do modelu dyskretnego MES ............................. 10
1.9. Uzupełnianie przemieszczeń węzłowych w elemencie skończonym. Funkcje kształtu .................... 11
1.10. Globalny układ współrzędnych modelu MES a lokalny układ współrzędnych elementu skończonego .... 12
1.11. Uwzględnienie dowolnej orientacji przestrzennej elementów skończonych ............................ 13
1.12. Macierze sztywności elementów skończonych i globalna macierz sztywności modelu MES ............. 15
1.13. Warunek minimum dyskretnego funkcjonału energii potencjalnej, rozwiązujący układ równań MES ..... 16
1.14. Uwzględnienie warunków brzegowych ................................ ............................ 17
2. METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH W OBLICZENIACH UKŁADÓW PRĘTOWYCH .......... 19
2.1. Macierz sztywności skończonego elementu pręta pracującego na zginanie i ścinanie – belka ............. 19
2.2. Macierz sztywności skończonego elementu pręta pracującego na rozciąganie lub ściskanie .............. 26
2.3. Algorytm metody elementów skończonych na przykładzie obliczeń konstrukcji prętowych .............. 29
2.3.1. Przykład 1 – belka wspornikowa ................................ ............................. 29
2.3.2. Przykład 2 – rama płaska ................................ ................................ .... 33
3. OBLICZENIA KONSTRUKCJI W PROGRAMIE SIMULIA ABAQUS ................................ . . 41
3.1. Analiza statyczna belki ................................ ................................ ........... 43
3.1.1. Definiowanie geometrii belki ................................ ................................ 43
3.1.2. Definiowanie właściwości materiału ................................ .......................... 46
3.1.3. Definiowanie geometrii przekroju poprzecznego pręta ................................ .......... 46
3.1.4. Przypisanie przekroju i orientacji układu współrzędnego belki ................................ ... 48
3.1.5. Tworzenie instancji części – budowa modelu ................................ .................. 49
3.1.6. Definiowanie kroków obliczeniowych ................................ ........................ 49
3.1.6. Siatkowanie modelu ................................ ................................ ......... 50
3.1.8. Definiowanie obciążenia i warunków brzegowych ................................ ............. 52
3.1.9. Definiowanie zadania obliczeniowego ................................ ........................ 56
3.1.10. Przegląd wyników obliczeń ................................ ................................ . 57
3.2. Zagadnienie własne w ramie ................................ ................................ ....... 59
3.2.1. Definiowanie parametrów geometrycznych ramy ................................ ............... 60
3.2.2. Definiowanie materiału elementów ramy ................................ ...................... 62
3.2.3. Definiowanie przekrojów elementów prętowych ................................ ............... 63
3.2.4. Przypisywanie przekrojów i orientacji układów współrzędnych prętom ramy ...................... 65
3.2.5. Montaż modelu ramy i definiowanie warunków brzegowych ................................ .... 66
3.2.6. Siatkowanie modelu ................................ ................................ ......... 67
3.2.7. Definicja kroków obliczeniowych i obciążeń ................................ .................. 68
3.2.8. Definicja zadania obliczeniowego i uruchomienie obliczeń ................................ ...... 69
3.2.9. Przegląd wyników obliczeń ................................ ................................ . . 70
Literatura ................................ ................................ .............................. 73
Załącznik ................................ ................................ .............................. 75

Opis

Autor: Tomasz Wróblewski

Wydawnictwo: Wydawnictwo Uczelniane Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie

Rok Wydania: 2019

Isbn: 978-83-7663-284-1

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie ............................................................................................................ 5

2. Analiza stanu zagadnienia ............................................................................................ 7

2.1. Płytowo-belkowe układy konstrukcyjne w budownictwie ........................................... 7

2.1.1. Konstrukcje jednomateriałowe ......................................................................... 7

2.1.2. Zespolone konstrukcje wielomateriałowe ........................................................ 9

2.2. Drgania płyt usztywnionych ........................................................................................ 14

2.3. Metoda sztywnych elementów skończonych ............................................................. 18

3. Cel i zakres pracy ....................................................................................................... 21

4. Modelowanie układów płytowo-belkowych w konwencji metody SES........................ 23

4.1. Informacje podstawowe ............................................................................................. 23

4.2. Modelowanie elementów belkowych ......................................................................... 25

4.3. Modelowanie płyt izotropowych umiarkowanie grubych .......................................... 28

4.4. Modelowanie płyt usztywnionych belkami ................................................................ 33

4.4.1. Informacje ogólne ............................................................................................ 33

4.4.2. Układ płyta-belka z zespoleniem sztywnym .................................................... 34

4.4.3. Układ płyta-belka z zespoleniem podatnym.................................................... 36

4.5. Zastosowanie systemu MATLAB do modelowania w konwencji metody SES ............ 38

4.6. Współczynniki ścinania ............................................................................................... 43

4.6.1. Belki o przekroju prostokątnym ...................................................................... 44

4.6.2. Belki o przekroju dwuteowym ......................................................................... 46

4.6.3. Płyty o średniej grubości .................................................................................. 51

5. Weryfikacja modeli metody SES ................................................................................. 53

5.1. Weryfikacja modelu belki............................................................................................ 53

5.1.1. Referencyjny model MES ................................................................................. 53

5.1.2. Badania doświadczalne belki ........................................................................... 57

5.1.3. Model SES belki ................................................................................................ 58

5.1.4. Porównanie wyników ...................................................................................... 60

5.2. Weryfikacja modelu płyty prostokątnej ...................................................................... 61

5.2.1. Model referencyjny – rozwiązanie wg teorii Reissnera-Mindlina ................... 61

5.2.2. Model SES płyty ............................................................................................... 62

5.2.3. Wpływ zmiany stosunku grubości do szerokości płyty .................................... 66

5.2.4. Wpływ zmiany proporcji wymiarów sztywnego elementu skończonego ....... 70

5.2.5. Wpływ zmiany proporcji wymiarów płyty ....................................................... 72

5.2.6. Wpływ zmiany warunków brzegowych ........................................................... 73

5.2.7. Badania doświadczalne płyty prostokątnej ..................................................... 85

5.2.8. Identyfikacja parametrów modelu płyty ......................................................... 86

5.2.9. Porównanie wyników badań i modelu SES ...................................................... 89

5.2.10.Podsumowanie ................................................................................................ 91

5.3. Weryfikacja modelu płyty usztywnionej belkami z zespoleniem niepodatnym ......... 91

5.3.1. Referencyjne wyniki badań doświadczalnych i analiz numerycznych ............. 91

5.3.2. Model SES płyty usztywnionej belkami ........................................................... 94

5.3.3. Porównanie wyników referencyjnych z wynikami modelu SES ...................... 94

5.4. Weryfikacja modelu belki zespolonej z zespoleniem podatnym .............................. 103

5.4.1. Model referencyjny wg teorii belek Timoshenki ........................................... 103

5.4.2. Model referencyjny MES ............................................................................... 112

5.4.3. Model SES belki zespolonej ........................................................................... 114

5.4.4. Badania doświadczalne belki zespolonej ....................................................... 115

5.4.5. Identyfikacja parametrów modeli ................................................................. 119

5.4.6. Porównanie wyników .................................................................................... 121

6. Przykłady zastosowania ............................................................................................ 125

6.1. Stalowo-betonowy strop zespolony ......................................................................... 125

6.1.1. Geometria stropu .......................................................................................... 125

6.1.2. Model SES stropu ........................................................................................... 126

6.1.3. Wyniki analiz .................................................................................................. 127

6.2. Model jednotorowego mostu kolejowego ............................................................... 131

6.2.1. Geometria obiektu ......................................................................................... 131

6.2.2. Badania doświadczalne .................................................................................. 133

6.2.3. Model SES mostu ........................................................................................... 135

6.2.4. Referencyjny model MES ............................................................................... 137

6.2.5. Porównanie wyników badań i analiz numerycznych ..................................... 139

7. Podsumowanie ......................................................................................................... 141

8. Bibliografia ............................................................................................................... 143

8.1. Książki i artykuły ........................................................................................................ 143

8.2. Normy ........................................................................................................................ 149

8.3. Strony internetowe ................................................................................................... 150

Summary ....................................................................................................................... 151

Zusammenfassung ......................................................................................................... 152