Vliv obvodovÃ½ch vÃ½ztuh na vÃ¡lcovÃ© skoÅepiny

More documents

Recommendations

Info

Vliv obvodových výztuh na chování válcové skořepiny Ing. Daniel Lemák 4 Cíle disertační práce Hlavním cílem této disertační práce je určit hraniční vzdálenost výztuh válcové skořepiny zatížené větrem (např. konstrukce komína) a určení jejich minimální tuhosti tak, aby bylo zaručeno, že pokud se dodrží tato vzdálenost a tuhost, bude možné provést předběžný návrh skořepiny pomocí jednoduchého nosníkového výpočtu a odchylka od skořepinového modelu komína, tedy průběh napětí a deformací na konstrukci, bude při použití obou variant analýzy ekvivalentní, nebo téměř ekvivalentní. Bude-li tedy předběžný návrh konstrukce komína odpovídat podmínkám, které stanoví tato disertace, bude komín možné bezpečně navrhnout jednoduchým výpočtem. To platí pochopitelně též pro jiné podobné konstrukce, jako jsou některé typy věží, stožárů nebo potrubí tvořených válcovými skořepinami, u nichž rozhoduje zatížením větrem. Je zřejmé že navržené zjednodušení umožní zrychlení analýzy a tím prozkoumání většího počtu variant konstrukce. V důsledku to prospěje i ekonomice navrhované konstrukce. V současné době soutěží a výběrových řízení je nutné v krátkých termínech zpracovat množství variant pro jednu konstrukci. Jednotlivé varianty komínové nebo stožárové konstrukce se liší jak ve výšce (např. různé výšky komína z hlediska různých požadavků na rozptylové podmínky, které v době zadání většinou nejsou ještě zcela přesně specifikovány), v průměru (různé průměry komína mění rychlosti spalin v komíně v závislosti na výšce), ve velikosti a rozložení hmoty podél konstrukce skořepiny (u konstrukcí komínů je hmota tvořená ochranným pouzdrem a ochozy). Je zřejmé, že provádět variantní řešení jedné konstrukce podrobnou analýzou je takřka nemožné. Disertační práce řeší popsaný problém pouze v rovině teoretické. Při zvažování experimentu, který by teorii ověřil, bylo zpočátku předpokládáno zkoušení válcové skořepinové konstrukce vyztužené výztuhami ve větrném tunelu. Provedení experimentu ve větrném tunelu je však nesmírně náročné. Vytvoření vhodného aeroelastického modelu [15] pro dostupné větrné tunely je pro zkoumání skořepinových účinků konstrukce velmi obtížné. Při výšce modelu okolo 1,0 metru a průměru skořepiny cca 400 mm by bylo nutné vyrobit skořepinu z plechů tak malých tloušťek (menších než 0,5 mm), že je obava o proveditelnost modelu. Navíc zkoumání obtékání kruhových profilů vzdušným proudem je samostatná disciplína, která není předmětem zájmu této disertační práce. Sledování chování mezních vrstev od laminárního neporušeného proudění, přes symetrické oddělování laminárních mezních vrstev až po turbulentní chování mezní vrstvy v závislosti na Reynoldsovu číslu (tedy především v závislosti na rychlosti větru a na průměru skořepiny) se zabývá např. [33]. Je zřejmé, že turbulentní chování vzdušného proudu při obtékání kruhového profilu navíc podstatně ztěžuje vyhodnocení experimentu. Při zvážení výše zmíněných těžkostí Strana 26
Vliv obvodových výztuh na chování válcové skořepiny Ing. Daniel Lemák bylo po dohodě se školitelem rozhodnuto, že k dosažení cíle disertační práce bude využito pouze numerických analýz konstrukce pomocí metody konečných prvků MKP. Disertace obsahuje: o Provedení parametrické studie pomocí numerických modelů řešených MKP pro stanovení limitní vzdálenosti výztuh. Pro dosažení cíle bylo využito jak lineární analýzy konstrukce (LA), tak geometricky nelineární analýzy konstrukce (GNA) a klasické lineární analýzy boulení. o Vyhodnocení parametrické studie provedené pro stanovení limitní vzdálenosti výztuh: vlivy jednotlivých způsobů analýzy na chování numerického modelu; stanovení analytických vztahů na základě regresní analýzy parametrické studie. o Provedení parametrické studie pomocí numerických modelů řešených MKP pro stanovení optimální tuhosti výztuh při použití limitní vzdálenosti obvodových výztuh válcové skořepiny. Pro dosažení cíle bylo využito lineární analýzy konstrukce (LA) a klasické lineární analýzy boulení. Na vybraných modelech byl ověřen vliv geometricky nelineární analýza konstrukce (GNA). o Vyhodnocení parametrické studie pro stanovení optimální tuhosti výztuh: vlivy jednotlivých způsobů analýzy na chování numerického modelu; stanovení analytických vztahů na základě regresní analýzy parametrické studie. o Shrnutí a zhodnocení hlavních výsledků práce. o Doporučení pro projektování ocelových komínů. o Náměty pro následný výzkum. 5 Numerická analýza Pro nalezení závislosti mezi průměrem válcové skořepiny, její tloušťkou a limitní vzdáleností výztuh a jejich optimální tuhostí (při uvažování zatížení větrem) byly provedeny dvě parametrické studie, které byly vyhodnoceny metodou regresní analýzy. Parametrické studie byly provedeny metodou v současné době nejvíce užívanou k řešení inženýrských problémů, tedy metodou konečných prvků (MKP). Její použití umožňuje v současné době řada standardních profesionálních programů. 5.1 MKP a program IDA NEXIS 32 Výpočty, jejichž výsledky jsou v této práci prezentovány, byly provedeny pomocí výpočetního programu IDA NEXIS 32 – verze číslo 32.40 a 32.50 dodávaným firmou SCIA s řešiči firmy FEM consulting [23], který pracuje na Strana 27
Page 1 and 2: ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ
Page 3 and 4: Vliv obvodových výztuh na chován
Page 25: Vliv obvodových výztuh na chován
Page 77 and 78:
Vliv obvodových výztuh na chován
Page 79 and 80:
Page 81 and 82:
Page 83 and 84:
Page 85 and 86:
Page 87 and 88:
Page 89 and 90:
Page 91 and 92:
Page 93 and 94:
Page 95 and 96:
Page 97 and 98:
Page 99 and 100:
Page 101 and 102:
Page 103 and 104:
show all

Vliv obvodovÃ½ch vÃ½ztuh na vÃ¡lcovÃ© skoÅepiny

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?

Vliv obvodovÃ½ch vÃ½ztuh na vÃ¡lcovÃ© skoÅepiny