Στατική μη Γραμμική Ανάλυση Καλωδιωτών Κατασκευών 

Μεταπτυχιακός Φοιτητής : Μανιαδής Ευάγγελος                                                           
Επιβλέπων Καθηγητής: Γαντές Χ., Επ. Καθηγητής             
Ημερομηνία : Ιούλιος 2005  

Στην εργασία αυτή πραγματοποιείται προσπάθεια για την κατανόηση και την εμβάθυνση της γεωμετρικής μη γραμμικής ανάλυσης των κατασκευών, δίνοντας έμφαση κυρίως σε καλωδιωτές  κατασκευές, οι οποίες παρουσιάζουν συχνά έντονα μη γραμμικά φαινόμενα. Η εργασία χωρίζεται σε δύο βασικά μέρη. Στο πρώτο χρησιμοποιώντας τις αρχές της μηχανικής του συνεχούς μέσου και τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων δημιουργείται το απαραίτητο υπόβαθρο για τη γεωμετρική μη γραμμική ανάλυση φορέων,  αποτελούμενων από πεπερασμένα στοιχεία καλωδίου, δικτυώματος και δοκού-υποστυλώματος. Στο δεύτερο μέρος, συντάσσεται κατάλληλο λογισμικού για τέτοιου είδους αναλύσεις, το οποίο δοκιμάζεται σε αρκετά παραδείγματα φορέων.

Η παραπάνω δομή ακολουθείται και στα κεφάλαια της εργασίας αυτής. Συγκεκριμένα στα δύο πρώτα κεφάλαια πραγματοποιείται η εισαγωγή στη μη γραμμική ανάλυση, σε αρκετά γενική μορφή, χρησιμοποιώντας τις απαραίτητες έννοιες της μηχανικής του συνεχούς μέσου, όπως οι κινηματικές περιγραφές, οι τανυστές τάσεων και παραμορφώσεων κ..τ.λ., ενώ εξάγονται οι εξισώσεις ισορροπίας για το τυχαίο σώμα, χρησιμοποιώντας την αρχή δυνατών έργων. Στο τρίτο κεφάλαιο εφαρμόζοντας τα παραπάνω εξάγεται η αναλυτική μορφή του μητρώου δυσκαμψίας για το μη γραμμικό πεπερασμένο στοιχείο καλωδίου-δικτυώματος. Στα πλαίσια της εργασίας αυτής δοκιμάζεται και η διαδικασία ελέγχου χαλάρωσης για το στοιχείο καλωδίου, ενώ και η προένταση λαμβάνεται υπόψη στο μητρώο δυσκαμψίας του. Τέλος για το συγκεκριμένο στοιχείο προτείνονται δύο διαφορετικές εκφράσεις: (i) η μη γραμμικότητα μεγάλων μετατοπίσεων και (ii) η μη γραμμικότητα μεγάλων μετατοπίσεων και παραμορφώσεων (Green Lagrange).

Στο επόμενο κεφάλαιο μορφώνεται το μη γραμμικό πεπερασμένο στοιχείο δοκού υποστυλώματος, το οποίο παρουσιάζει αρκετές ιδιαιτερότητες εξαιτίας της ύπαρξης στροφικών βαθμών ελευθερίας που παρουσιάζονται στο προσομοίωμά του. Οι μη γραμμικότητες που λαμβάνονται υπόψη στην περίπτωση αυτή είναι μεγάλων μετατοπίσεων και στροφών ή εναλλακτικά μόνο μεγάλων μετατοπίσεων, κάνοντας την παραδοχή ότι οι στροφές του στοιχείου είναι απειροστές.

Στο πέμπτο κεφάλαιο συνοψίζονται οι τρόποι κατασκευής και επίλυσης του αλγεβρικού μη γραμμικού συστήματος εξισώσεων το οποίο περιγράφει την ισορροπία του υπό μελέτη φορέα. Τέλος στο έκτο παρατίθενται οι αριθμητικές εφαρμογές που επιλύθηκαν με το λογισμικό, το οποίο συντάχθηκε στα πλαίσια της εργασίας αυτής. Οι εφαρμογές αυτές διακρίνονται σε τρία είδη. Κατά πρώτον εξετάζονται φορείς αποτελούμενοι από στοιχεία καλωδίου μόνο, ελέγχοντας τις μη γραμμικότητες που λαμβάνει υπόψη του το συγκεκριμένο στοιχείο. Έπειτα παρατίθενται παραδείγματα φορέων με στοιχεία δοκού υποστυλώματος και τέλος στην τρίτη κατηγορία συμπεριλαμβάνονται σύνθετοι φορείς αποτελούμενοι από τον συνδυασμό των στοιχείων δοκού, καλωδίου και δικτυώματος.