Geri Dön

A three dimensional mixed formulation nonlinear frame finite element based on Hu-Washizu functional

Hu-Washizu fonksiyoneli temelli üç boyutlu karma formülasyon nonlineer çerçeve sonlu elemanı

  1. Tez No: 368748
  2. Yazar: OZAN SOYDAŞ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. AFŞİN SARITAŞ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2013
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bölümü
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 190

Özet

Bu analitik çalışmada, varyasyonel formunda deplasman, birim şekil değiştirme ve gerilme olmak üzere üç alanı kullanan Hu-Washizu prensibinin matematiksel teorisini temel alan üç boyutlu nonlineer bir kiriş sonlu elemanı sunulmaktadır. Birim şekil değiştirmelerini deplasmanlardan elde etmek için Timoshenko kiriş teorisi üçüncü boyuta uyarlanmıştır. Kiriş için varsayılan sonlu eleman yaklaşımı, eleman boyunca kiriş kesitlerinin dengesini ve süreksiz kesit deformasyonlarını göz önünde bulunduran kesit kuvvetleri için oluşturulmuş şekil fonksiyonlarını kullanır. Nonlineer analiz, belirli kesitlerin gerilme-birim şekil değiştirme ilişkilerinin eleman boyunca toplanmasıyla yapılır. Uygun bir malzeme modelinin eşlik ettiği kesit dilimlemesi, eksenel kuvvet, kesme kuvveti, iki eksen etrafındaki eğilme momentleri ve burulma olmak üzere gerilme bileşkelerinin doğru olarak etkileşimine olanak verir. Karma elemanın belirtilen bu özellikleri, deplasman temelli elemanların aksine eleman boyunca belirli kesitlerde deplasman değerlerine olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Sonuç olarak, eleman kesme kilitlenmesi yaşamaz. Önerilmekte olan 3b elemanın doğrulaması ve üstünlüğü, karma formülasyon elemanın nonlineer eksenel, kesme kuvveti, burkulma momentleri ve burulma etkileşimini yakalamadaki yeteneğini benzer 3b deplasman temelli ve literatürde halihazırda bulunan kesin çözümlerle karşılaştırmak suretiyle gösterilmektedir. Bunun yanında, önerilmekte olan karma elemanın lineer elastik serbest titreşim analizleri, türetimi bu çalışmada ayrıca yapılan esneklik temelli tutarlı kütle matrisi kullanılarak yapılmakta ve 3b karma formülasyon elemanın sadece temel titreşim frekansını değil yüksek dereceli titreşim frekanslarını da kiriş açıklığı boyunca sadece birkaç eleman kullanarak kayda değer bir doğrulukla tespit edebildiği gösterilmektedir.

Özet (Çeviri)

A three dimensional nonlinear frame finite element is presented in this analytical study by utilizing Hu-Washizu principle with three fields of displacement, strain and stress in the variational form. Timoshenko beam theory is extended to three dimensions in order to derive strains from the displacement field. The finite element approximation for the beam uses shape functions for section forces that satisfy equilibrium and discontinous section deformations along the beam. Nonlinear analyses are performed by considering aggregation of the stress-strain relations along certain control sections of the element. Fiber discretization of the sections accompanied by adequate material model ensures coupling of the stress resultants axial force, shear force, bending moment about both axes and torsion accurately. These attributes of the mixed element relax reliance on displacement approximations on the control sections of the beam element that are inevitable in displacement based elements. As a result, the element is free from shear-locking. Authentication and superiority of the proposed 3d element are displayed by comparing the ability of the mixed element to capture nonlinear coupling of axial, shear force, bending moments and torsion with the results of the similar 3d displacement based elements and exact solutions that are readily available in the literature. Moreover, linear elastic free vibration analyses of the proposed mixed element are carried out by using the flexibility based consistent mass matrix that is also derived in this study and it is pointed out that 3d mixed element has the ability of determining not only the fundamental vibration frequency but also higher order frequencies with a considerable accuracy by using only a couple of elements per member span.

Benzer Tezler

  1. Modeling of the nonlinear behavior of semi-rigid connections in steel framed structures and its influence on three dimensional analysis of structural systems

    Çelik yapılarda yarı rijit bağlantıların doğrusal olmayan davranışının modellenmesi ve üç boyutlu yapısal çözümlemelere olan etkisinin araştırılması

    HALİL FIRAT ÖZEL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AFŞİN SARITAŞ

  2. Eğri eksenli düzlemsel kirişlerin düzlem dışı statik problemlerinin analitik çözümü

    Başlık çevirisi yok

    O.YAŞAR DOĞRUER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALAATTİN ARPACI

  3. Üstyapı-zemin ortak sisteminin deprem hesabı

    Başlık çevirisi yok

    MEHMET NURAY AYDINOĞLU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1977

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF. DR. ADNAN ÇAKIROĞLU

  4. Çok katlı düzlem ve uzay çelik çerçevelerin gerçek göçme güvenlikleri yapı sistemlerin hesap yöntemlerinin karşılaştırılması

    The Collapse safety of multistoroy plane and space steel frames-comparison of methods of structural analysis

    SİNAN DOĞANER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1993

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. ERKAN ÖZER

  5. Computational mechanics for soft biological tissues

    Yumuşak biyolojik dokular için hesaplamalı mekanik

    CEM ALTUN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HÜSNÜ DAL