Моделско испитивање чврстоће структура сложене просторне геометрије

Abstract

Могућности испитивања реалних конструкција често су ограничене, посебноуколико се ради о великим конструкцијама. Једно од решења је прављењеумањеног модела са циљем да се предвиди понашање реалне конструкције, наоснову понашања модела, довољне тачности. Испитивање на моделу уместо настварној конструкцији у већини случајева резултира великом уштедом новца ивремена. Осим тога, експериментални подаци добијени за једну структуру могу сеискористити за предвиђање понашања групе сличних структура, односно,савремено пројектовање захтева универзалност у приступу.Циљ овог рада је да се покаже да је могуће моделско испитивање сложенихструктура са аспекта чврстоће конструкција, односно да се на основу напонског идеформационог стања модела предвиди напонско и деформационо стање реалнеконструкције. Као испитна (огледна) конструкција усвојена је конструкција доњеградње (постоља), обртне платформе и доњег дела стубова роторног багера SchRs630, јер је за функционисање овако сложене машине од круцијалног значајапознавати напонско стање њене носеће конструкције.Дакле, полазна хипотеза ове дисертације подразумевала је, да је конструкцијесложене просторне геометрије, које се састоје доминантно од плоча каоконструктивних елемената, могуће испитивати моделски. Са циљем доказивањаове претпоставке, прво су урађени нумерички прорачуни, применом Методеконачних елемената, једне стварне конструкције и њеног умањеног модела.Умањеном структуром названа је структура која је од стварне структуре мања 10пута по димензијама и по дебљинама конструктивних елемената. Умањенаструктура је у односу на стварну структуру оптерећена 100 пута мањимоптерећењем (у складу са поставкама Теорије сличности). У оквиру статичкогпрорачуна, спроведена је анализа пресликавања напона по групама градњепредметне конструкције и формулисани су коефицијенти пресликавања за свакуод њих. Генерално говорећи, закључено је да је веза напона умањене структуре истварне структуре линеарна...

The possibilities of testing real constructions are often limited, especially in case oflarge constructions. One of the solutions is to create a sub-scaled model in order toanticipate the behavior of the real construction, regarding the behavior of the model,with sufficient accuracy. In most cases, testing on the model instead of the actualconstruction results in a great saving of money and time. Beside that, the experimentaldata which are obtained for one structure can be used further to predict the behavior of agroup of similar structures, that is, modern design requires the universality in approach.The aim of this dissertation is to demonstrate that model testing of the complexstructures is possible, from the aspect of the strength of the constructions, i.e. it ispossible to predict the stresses and deformations of the real structure regarding thestresses and deformations of the model. As a test example, the construction of thesubstructure, the slewing platform and the lower part of the pylons of the bucket wheelexcavator SchRs 630 is taken, because strength of supporting structure has a crucialimportance for proper functioning of these machines.Thus, the starting hypothesis of this dissertation implied that, the constructions ofcomplex spatial geometry, consisting mostly of plates as constructive elements, can besubjected to model testing. In order to prove this assumption, firstly, numericalcalculations of a real construction and its sub-scaled model were performed using theFinite Element Method. Sub-scaled structure is 10 times scaled real structure (in sizeand plates thickness). Sub-scaled structure is loaded with load 100 times lower than thereal structure (according to similarity method). Within the static calculation, the analysisof the stress mapping from sub-scaled model to real structure was carried out, by partialgroups of construction. The coefficients connecting stresses of sub-scaled model andstresses of real construction were formulated, by partial groups of construction.Generally speaking, it was concluded that the functional dependence between the stressof the sub-scaled structure and the stress of the real structure is linear. The dominantmembrane strain of the structure was diagnosed and it results in the coefficient ofmapping the stresses of the sub-scaled structure to the stresses of the real structure close to 1. In the identified stress concentration zones, in which the predominant shear membrane stress is present...