Metoda konečných prvků Základní veličiny, rovnice a vztahy (výuková prezentace pro 1. ročník navazujícího studijního oboru Geotechnika)

Podobné dokumenty
Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

Mechanika kontinua - napětí

Systém vztahů obecné pružnosti Zobecněný Hookeův zákon

Výpočet tenkostěnných nosníků. Magdaléna Doleželová

Pružnost a pevnost I

4. Práce, výkon, energie

Skořepinové konstrukce. tloušťka stěny h a, b, c

ÚVOD DO TEORIE MATEMATICKÉ PRUŽNOSTI

16. Matematický popis napjatosti

Prvky betonových konstrukcí BL01 9 přednáška

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

Téma 2 Napětí a přetvoření

ÚSTAV MECHANIKY A MATERIÁLŮ FD ČVUT. DOC. ING. MICHAL MICKA, CSc. PŘEDNÁŠKA 4

Analýza napjatosti PLASTICITA

Přetvořené ose nosníku říkáme ohybová čára. Je to rovinná křivka.

Pružnost a plasticita II CD03

X = A + tu. Obr x = a 1 + tu 1 y = a 2 + tu 2, t R, y = kx + q, k, q R (6.1)

středové (perspektivní) promítání vytváří obrazy podobné těm, které vidí lidské oko

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

TENSOR NAPĚTÍ A DEFORMACE. Obrázek 1: Volba souřadnicového systému

Rovinná a prostorová napjatost

5. cvičení z Matematické analýzy 2

ANALÝZA PRŮCHODU PAPRSKOVÝCH SVAZKŮ KOUTOVÝM ODRAŽEČEM

Betonové a zděné konstrukce Přednáška 4 Spojité desky Mezní stavy použitelnosti

6. ANALYTICKÁ GEOMETRIE

Teorie plasticity PLASTICITA

OTÁZKY K PROCVIČOVÁNÍ PRUŽNOST A PLASTICITA II - DD6

FYZIKA 1. ROČNÍK. Tématický plán. Hodiny: Září 7 Říjen 8 Listopad 8 Prosinec 6 Leden 8 Únor 6 Březen 8 Duben 8 Květen 8 Červen 6.

MECHANIKA PODZEMNÍCH KONSTRUKCÍ PODMÍNKY PLASTICITY A PORUŠENÍ

středové (perspektivní) promítání vytváří obrazy podobné těm, které vidí lidské oko

Nelineární problémy a MKP

Smyková pevnost zemin

Střední průmyslová škola strojírenská a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky, Kolín IV, Heverova 191

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

Mechanika hmotného bodu

Nauka o materiálu. Přednáška č.4 Úvod do pružnosti a pevnosti

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

ANOTACE nově vytvořených/inovovaných materiálů

Cvičení 1. Napjatost v bodě tělesa Hlavní napětí Mezní podmínky ve víceosé napjatosti

Metoda konečných prvků Základy konstitutivního modelování (výuková prezentace pro 1. ročník navazujícího studijního oboru Geotechnika)

2.2 Mezní stav pružnosti Mezní stav deformační stability Mezní stav porušení Prvek tělesa a napětí v řezu... p03 3.

Vlastní čísla a vlastní vektory

6.1 Shrnutí základních poznatků

Z hlediska pružnosti a pevnosti si lze stav napjatosti

Obecný Hookeův zákon a rovinná napjatost

Derivace funkce. Obsah. Aplikovaná matematika I. Isaac Newton. Mendelu Brno. 2 Derivace a její geometrický význam. 3 Definice derivace

přednáška TLAK - TAH. Prvky namáhané kombinací normálové síly a ohybového momentu

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

FAKULTA STAVEBNÍ NELINEÁRNÍ MECHANIKA. Telefon: WWW:

písemky (3 příklady) Výsledná známka je stanovena zkoušejícím na základě celkového počtu bodů ze semestru, ze vstupního testu a z písemky.

Pružnost a pevnost. 2. přednáška, 10. října 2016

5. ÚVOD DO TEORIE MATEMATICKÉ PRUŽNOSTI

Funkce dvou a více proměnných

2.5.8 Šetříme si svaly II (nakloněná rovina)

Metoda konečných prvků Charakteristika metody (výuková prezentace pro 1. ročník navazujícího studijního oboru Geotechnika)

III/2-1 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Vícerozměrné úlohy pružnosti

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Katedra fyziky, Studentská 2, Liberec

Mechanika kontinua. Mechanika elastických těles Mechanika kapalin

PRUŽNOST A PLASTICITA I

1 Švédská proužková metoda (Pettersonova / Felleniova metoda; 1927)

7 Lineární elasticita

Digitální učební materiál

Desky. Petr Kabele. Pružnost a pevnost 132PRPE Přednášky. Deska/stěna/skořepina, desky základní předpoklady, proměnné a rovnice

Okruhy problémů k teoretické části zkoušky Téma 1: Základní pojmy Stavební statiky a soustavy sil

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

Odvození středové rovnice kružnice se středem S [m; n] a o poloměru r. Bod X ležící na kružnici má souřadnice [x; y].

Zavedeme-li souřadnicový systém {0, x, y, z}, pak můžeme křivku definovat pomocí vektorové funkce.

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

Napěťový vektor 3d. Díky Wikipedia za obrázek. n n n

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora. Průřezová témata Poznámky. Téma Školní výstupy Učivo (pojmy) volné rovnoběžné promítání průmětna

MECHANIKA PODZEMNÍCH KONSTRUKCÍ Statické řešení výztuže podzemních děl

Střední průmyslová škola strojírenská a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky, Kolín IV, Heverova 191

Nejprve si připomeňme z geometrie pojem orientovaného úhlu a jeho velikosti.

Přednáška 08. Obecná trojosá napjatost. Napětí statické rovnice Deformace geometrické rovnice Zobecněný Hookeův zákon Příklad zemní tlak v klidu

4. Napjatost v bodě tělesa

Cvičení 7 (Matematická teorie pružnosti)

CZ.1.07/1.5.00/

BETONOVÉ KONSTRUKCE B03C +B03K. Betonové konstrukce - B03C +B03K

geometrická (trigonometrická, nebo goniometrická) metoda (podstata, vhodnost)

Reologické modely technických materiálů při prostém tahu a tlaku

Primární a sekundární napjatost

Matematika I, část I. Rovnici (1) nazýváme vektorovou rovnicí roviny ABC. Rovina ABC prochází bodem A a říkáme, že má zaměření u, v. X=A+r.u+s.

OTÁZKY KE STÁTNÍ ZÁVĚREČNÉ ZKOUŠCE (NAVAZUJÍCÍ STUDIUM) OBOR 3901T APLIKOVANÁ MECHANIKA. Teorie pružnosti

T leso. T leso. nap ě tí na prostorovém elementu normálové - působí kolmo k ploše smykové - působí v ploše

Definujte poměrné protažení (schematicky nakreslete a uved te jednotky) Napište hlavní kroky postupu při posouzení prutu na vzpěrný tlak.

POŽADAVKY KE ZKOUŠCE Z PP I

Téma 10 Úvod do rovinné napjatosti

Stavební mechanika přednáška, 2. května 2016

17 Kuželosečky a přímky

3. Obecný rovinný pohyb tělesa

Konstruktivní geometrie

Občas se používá značení f x (x 0, y 0 ), resp. f y (x 0, y 0 ). Parciální derivace f. rovnoběžného s osou y a z:

Základy matematické teorie pružnosti Tenzor napětí a tenzor deformace Statické (Cauchyho) rovnice. Geometrické rovnice

Vybrané okruhy znalostí z předmětů stavební mechanika, pružnost a pevnost důležité i pro studium předmětů KP3C a KP5A - navrhování nosných konstrukcí

8. Parametrické vyjádření a. Repetitorium z matematiky

y = 2x2 + 10xy + 5. (a) = 7. y Úloha 2.: Určete rovnici tečné roviny a normály ke grafu funkce f = f(x, y) v bodě (a, f(a)). f(x, y) = x, a = (1, 1).

Obsah a průběh zkoušky 1PG

volitelný předmět ročník zodpovídá CVIČENÍ Z MATEMATIKY 8. MACASOVÁ Učivo obsah

Transkript:

Inovace tudijního oboru Geotechnika Reg. č. CZ..7/../8.9 Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah (výuková prezentace pro. ročník navazujícího tudijního oboru Geotechnika) Doc. RNDr. Eva Hrubešová, Ph.D.

Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah Napjatot v tělee Síl půobící na těleo: íl vnější povrchové (tlak, tah, tření), objemové (např. gravitační) íl vnitřní vvolané vzájemným půobením čátic tělea, tvoří reakci vůči vnějším ilám Pojem napětí: lim A P A P je íla půobící na element ploch

Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah Základní ložk napětí: normálová ložka napětí ložka kolmá k ploše A mková ložka napětí ložka ležící v ploše A Obecně lze definovat v obecném bodě tělea celkem 9 ložek napětí ( ložk normálové a 6 ložek mkových napětí).

Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah ložk normálového napětí:,, z ložk mkového napětí:,, z, z, z, z z rovnic momentové rovnováh od mkových il plne: =, z = z, z = z, ted počet mkových napětí e redukuje na (věta ovzájemnoti tečných napětí). Celkově ted dotáváme 6 neznámých ložek napětí. Značení mkových napětí: první inde značí měr o kolmé k ploše, v níž napětí půobí, druhý inde označuje měr tohoto napětí

Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah Tenzor napětí: T z z z z z Střední normálové napětí: Objemový tenzor napětí: z Deviátor napětí: T o D z z z z z Obecně platí: T=To+D

Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah Hlavní napětí Složk tenzoru napětí závií na volbě outav ouřadnic, při změně outav ouřadnic e změní velikoti ložek napětí. V obecném bodě zatíženého tělea eitují na obě kolmé ploch, na nichž jou tečná (mková) napětí nulová a normálová napětí nenulová. Tato normálová napětí e nazývají hlavní napětí, rovin, na nichž tato normálová napětí půobí e nazývají rovin hlavní.

Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah Základní tp napjatoti Jednooá napjatot:, Dvouoá napjatot: Trojoá napjatot:,, (např. tč namáhaná tahem) Např. těleo rovinného tvaru, u kterého jou rozměr větší než rozměr třetí (např. tenká deka) Obecný tav napjatoti

Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah Invariant kalární veličin, které e nemění e změnou outavou ouřadnic.. invariant:. invariant:. invariant: z z z z z T I I I det Invariant vjádřené v hlavních napětích,, : I I I

Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah Oktaedrické napětí - napětí, přílušející k oktaedrické ploše Oktaedrická plocha - plocha ve tejném klonu ke každé hlavní oe co, Oktaedrické napětí:.., okt okt n Tto rovin vmezují v ouřadném tému hlavních napětí,, omitěn napjatoti.

Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah Deviátorová rovina Deviátorová rovina rovina kolmá k přímce = =. Tato přímka e nazývá hdrotatická oa. Deviátorová rovina je určena podmínkou + + =kont. V této rovině e obvkle zobrazují obálk porušení.

Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah Střední napětí (hdrotatické napětí) p: zvšováním p dochází k objemovým změnám p I z Deviátorové napětí q: vpovídá o mkovém namáhání q Za předpokladu oově metrické napjatoti (např. v triaiálním přítroji, kde = ) platí: q

Stav napětí v daném bodě tělea je určen Mohrovou kružnicí (O.Mohr, 88): Střed Mohrov kružnice: ; S Poloměr Mohrov kružnice: r Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah (Wikipedia)

, tg Hodnot hlavních napětí: Směr hlavních napětí: Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah

Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah Mohrov kružnice odpovídající pecifickým tavům napjatoti Obecný tah Jednooý tah Kombinace tah+tlak Čitý mk Jednooý tlak Obecný tlak

Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah Deformace tělea Protorový tav deformace je obecně definován 9 ložkami deformace třemi ložkami poměrného přetvoření z a šeti ložkami zkoení (úhlových deformací), z,, z, z, z. Tenzor přetvoření z z z z z

Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah Přetvoření tělea e kládá ze změn objemu a ze změn tvaru.

, z z z z z z Změnu objemu vjadřujeme ložkami objemového tenzoru přetvoření: Změnu tvaru vjadřujeme ložkami tzv. deviátoru přetvoření: Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah

Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah Smkové napětí nezpůobuje změnu objemu, ale pouze změnu tvaru tělea. Rovinná napjatot: nenulové jou pouze t ložk napětí, které jou rovnoběžné určitou rovinou. tj např. z = z = z = v případě, že uvažujeme nulová napětí ve měru o z. Relativní deformace ve měru o z při rovinné napjatoti ale nulová není! z z z z z Rovinná napjatot (těna) Brožovký, Materna ()

Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah Rovinná deformace: nenulové jou pouze t ložk pounů, které vznikají v určité rovině. tj např. z = z = z =. Normálové napětí z při rovinné deformaci ale nulové není! Případ rovinné deformace je nejčatější případ v geotechnických úlohách (tunel, náp, vah, hráze, opěrné kontrukce apod.) z z z z z z Pott, Zdravkovič (999)

Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah Rotačně metrická napjatot předpoklad tohoto tavu napjatoti lze uvažovat za objektivní, jetliže je v geotechnických úlohách plněno náledující: Rotačně metrická geometrie (kruhový základ, pilota, vzorek v triaiálu apod. ) Smetrické zatížení Rotačně metrické geologické protředí v okolí kontrukce

Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah Formulace úloh pružnoti: Pro těleo e známou geometrií, materiálem, zatížením a vazbami k okolí e určuje deformace a napjatot za předpokladu repektování tří základních tpů rovnic teorie pružnoti. Základní rovnice teorie pružnoti: ) tatické rovnice - vjadřují rovnováhu il v tělee (ilové podmínk) a rovnováhu momentovou (z této momentové podmínk vplývá redukce počtu mkových ložek napětí z 9 na 6). ) geometrické rovnice- vjadřují vztah mezi ložkami deformace rep a pounutím u ) fzikální rovnice (kontitutivní vztah) vjadřují vztah mezi napětím a přetvořením

Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah Statické rovnice rovnováh v rovině X X kde X, X jou ložk vektoru objemových il X. Zavedeme-li vektorové značení : T,, Operátorová matice ˆ ˆ ˆ Maticový tvar tatické rovnice rovnováh: X

Geometrické rovnice : u T ˆ kde v u u T,,, Ted u v v u,, Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah ˆ Tto rovnice však nezajišťují kontinuální přetváření tělea, nutno uvažovat dále rovnice kompatibilit.

Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah Rovnice ouviloti přetvoření (kompatibilit) Zajišťují ouvilé přetváření tělea bez vzniku trhlin. Ve ložkách přetvoření: Ve ložkách napětí (Lévho rovnice):

Metoda konečných prvků Základní veličin, rovnice a vztah Fzikální rovnice (kontitutivní rovnice) udávají vztah mezi napětím a deformací, prvk matice D jou v nejjednodušším případě (Hookův zákon) závilé na materiálových charakteritikách, obecně ale mohou dále záviet i na hitorii napětí a přetváření. D D C,,, z,,, z,, z z,, T D... matice tuhoti, D - =C.. matice poddajnoti T