On the Analysis of Geometrically Nonlinear Structures/Apie geometriškai netiesinių strypinių sistemų skaičiavimą

Nagrinėjame įtempčių ir deformacijų būsenos (ĮDB) nustatymą plokščiose strypinėse sistemose, kai poslinkiai dideli, o deformacijos mažos. Šiuo atveju pusiausvyros lygtys sudaromos nepaisant strypų deformacijų. Geometriškai netiesinių tamprių sistemų ĮDB galima skaičiuoti pagal sudarytą (5) matematinį modelį, jungiantį į netiesinių lygčių sistemą visus ieškomuosius dydžius (įrąžas, poslinkius ir deformacijas). Jos supaprastintas variantas yra kubinių lygčių (6) sistema, kurioje pagrindiniai nežinomieji yra vien poslinkiai u. Tačiau ir šios sistemos sprendimas komplikuotas. Siūlomi du ĮDB nustatymo keliai. Pirmasis—papildomos apkrovos metodas. Taikant šį metodą skaičiuojama etapais. Pasirenkamas apkrovos žingsnis ΔF. Nuosekliai didinant apkrovą. šiuo žingsniu randami poslinkių ir įrąžų prieaugiai Δu ν ir ΔS ν. Čia kiekviename apkrovimo etape pusiausvyros lygčių matrica [A(uΣ)] sudaroma atsižvelgiant į ankstesnių apkrovimo etapų konstrukcijos deformavimo istoriją, o geometrinių lygčių matrica yra transponuota [A(uΣ)]T. Dėl to kubinių lygčių sistema (6) tampa tiesinių lygčių sistema, kurios sprendinys yra poslinkių prieaugių vektorius Δu ν, randamas pagal (8) išraišką. Po to pagal (9) išraišką randamas ΔSν. Antrasis būdas ĮDB skaičiuoti yra pagrįstas Niutono-Rafsono metodu. Čia naudojant rekurenčiąją. formulą (13), kurioje poslinkių prieaugiai skaičiuojami pagal (18) formulę, randamos kubinės lygties (6) šaknys. Niutono- Rafsono metodas pradinei iteracijai poslinkių vektorių u ν siūlo imti iš geometriškai tiesinio skaičavimo. Abiejų metodų taikymas iliustruojamas pavyzdžiais. Atlikti skaitiniai eksperimentai atskleidė siūlomų metodų efektyvumą ir jų galimybę taikyti geometriškai netiesinių tamprių-plastinių sistemų analizės ir optimizavimo uždaviniams.

This creative work has been published under the Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0) license which allows copying, and redistribution as well as adaptation of the original work provided appropriate credit is given to the original author and the conditions of the license are met.