Μη γραμμική Ανάλυση -Γεωμετρική και Υλικού- Κελυφών με το Φυσικό Τριγωνικό Πεπερασμένο Στοιχείο TRIC     

Μεταπτυχιακός Φοιτητής : Καράπιττα Λουτσία                  
Επιβλέπων Καθηγητής: Παπαδρακάκης Μ., Καθηγητής   
Ημερομηνία : Οκτώβριος 1999

Το TRIC είναι ένα επίπεδο τριγωνικό στοιχείο κελύφους το οποίο χρησιμοποιείται για τη γραμμική και μη γραμμική ανάλυση κελυφών από ισότροπο ή σύνθετο υλικό. Το στοιχείο βασίζεται στη μέθοδο των φυσικών μορφών η οποία προτάθηκε από τον Αργύρη το 1964. Κύριο χαρακτηριστικό της μεθόδου είναι ο διαχωρισμός των συνολικών μετατοπίσεων ενός στοιχείου σε μορφές στερεού σώματος και σε φυσικές μορφές ή μορφές παραμόρφωσης. Ένα στοιχείο με n βαθμούς ελευθερίας θα έχει 6 μορφές στερεού σώματος στον χώρο και n-6 μορφές παραμόρφωσης. Η μόρφωση του μητρώου ακαμψίας του στοιχείου επικεντρώνεται σε ένα μητρώο διαστάσεων (n-6)x(n-6) το οποίο αναφέρεται στις μορφές παραμόρφωσης και στη συνέχεια μορφώνεται το ολικό μητρώο διαστάσεων n x n, χρησιμοποιώντας τις σχέσεις που συνδέουν τους n βαθμούς ελευθερίας με τις μορφές στερεού σώματος και τις μορφές παραμόρφωσης. Η υιοθέτηση των φυσικών μορφών, οδηγεί αυτόματα στην απαλλαγή του στοιχείου από το φαινόμενο της παρασιτικής δυσκαμψίας. Ένα άλλο πλεονέκτημα της μεθόδου είναι ότι όλα τα ολοκληρώματα που απαιτούνται για τον υπολογισμό του μητρώου ακαμψίας του στοιχείου υπολογίζονται αναλυτικά. Επίσης το μητρώο ακαμψίας του στοιχείου ικανοποιεί τον έλεγχο του μεμονωμένου στοιχείου και αυτόματα ανήκει στην κατηγορία των στοιχείων που συγκλίνουν στην ακριβή λύση.

Στην παρούσα εργασία, το στοιχείο το οποίο στην αρχική του μορφή μπορούσε να προσομοιώσει μη γραμμική συμπεριφορά λόγω μεγάλων μετατοπίσεων και στροφών και μικρών παραμορφώσεων, επεκτείνεται ώστε να συμπεριληφθεί η μη γραμμικότητα του υλικού. Για τον σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκε το κριτήριο διαρροής Von Mises με γραμμική ισοτροπική κράτυνση. Στο ελαστοπλαστικό μοντέλο λήφθηκαν υπόψη οι τάσεις του αποκλίνοντα τανυστή στο επίπεδο του στοιχείου και αγνοήθηκε η συμβολή των εγκάρσιων διατμητικών τάσεων που αναπτύσσονται κατά το πάχος του στοιχείου.

Αριθμητικά παραδείγματα τα οποία παρουσιάζουν έντονη μη γραμμική συμπεριφορά παρουσιάζονται επίσης στην παρούσα εργασία, με σκοπό τον έλεγχο της αξιοπιστίας της ελαστοπλαστικής διατύπωσης μαζί με τη θεωρία των μεγάλων μετατοπίσεων και στροφών για το στοιχείο TRIC. Η συμπεριφορά του στοιχείου για όλα τα παραδείγματα συγκρίνεται με άλλα διαθέσιμα αποτελέσματα από τη βιβλιογραφία.

Πιο συγκεκριμένα στην παρούσα εργασία περιλαμβάνονται τα ακόλουθα Κεφάλαια: Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται αναφορά στις βασικές αρχές που διέπουν τη μέθοδο των φυσικών μορφών. Στο Κεφάλαιο 2 η μέθοδος των φυσικών μορφών εφαρμόζεται για το στοιχείο κελύφους TRIC. Στο Κεφάλαιο 3 γίνεται η θεωρητική διερεύνηση και αξιολόγηση του στοιχείου. Στο Κεφάλαιο 4 αναπτύσσονται οι μη γραμμικοί αλγόριθμοι γεωμετρίας και υλικού. Στο Κεφάλαιο 5 παρουσιάζονται τα αριθμητικά αποτελέσματα και συγκρίνονται με γνωστά από τη βιβλιογραφία αποτελέσματα.