Experimental and computational study on dynamic analysis of cracked simply supported structures under moving mass
Description
In this study, the influences of crack parameters like crack location from the left end, crack height, number of cracks and the magnitude of mass and the velocity of the transit load on the vertical displacements of the cracked simply supported beams subjected to transit mass are investigated. The transverse open cracks with numerous damage scenerios are considered for the mathematical modelling of the system. The governing equations of motion for the system have been obtained and the equations have been solved by the help of Duhamel integral technique. The theoretical formulation has been exemplified with numerical studies. By utilizing ANSYS Workbench 2020, transient structural analysis has been carried out. The mode shapes and the frequency ratios of damaged simply supported beam have also been determined. To validate the numerical and FEM models, the experiments with damaged beams have been carried out in the laboratory. It has been proven that the results of the theoretical and FEM models are well convergent with the experimental data. The results gathered from the numerical analysis, FEA as well as experimental study have been presented with comparative graphs and tables. The outcomes of the examinations have been interpreted in the conclusions part. It has been observed that subject parameters are of considerable significance on the time dependent response of the cracked beams.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
في هذه الدراسة، يتم التحقيق في تأثيرات معلمات الشقوق مثل موقع الشقوق من الطرف الأيسر، وارتفاع الشقوق، وعدد الشقوق وحجم الكتلة وسرعة حمل العبور على الإزاحات الرأسية للحزم المتشققة المدعومة ببساطة المعرضة لكتلة العبور. تعتبر الشقوق المفتوحة العرضية مع العديد من مشاهد الضرر للنمذجة الرياضية للنظام. تم الحصول على معادلات الحركة الحاكمة للنظام وتم حل المعادلات بمساعدة تقنية دوهاميل المتكاملة. وقد تجسدت الصياغة النظرية في الدراسات العددية. من خلال الاستفادة من منضدة عمل ANSYS 2020، تم إجراء تحليل هيكلي عابر. كما تم تحديد أشكال المنوال ونسب التردد للشعاع التالف المدعوم ببساطة. للتحقق من صحة النماذج العددية و FEM، تم إجراء التجارب على الحزم التالفة في المختبر. وقد ثبت أن نتائج النماذج النظرية ونماذج FEM متقاربة بشكل جيد مع البيانات التجريبية. تم عرض النتائج التي تم جمعها من التحليل العددي، تقييم الأثر المالي وكذلك الدراسة التجريبية مع الرسوم البيانية والجداول المقارنة. تم تفسير نتائج الامتحانات في جزء الاستنتاجات. وقد لوحظ أن معلمات الموضوع ذات أهمية كبيرة على الاستجابة المعتمدة على الوقت للحزم المتشققة.Translated Description (French)
Dans cette étude, les influences des paramètres de fissure tels que l'emplacement de la fissure à partir de l'extrémité gauche, la hauteur de la fissure, le nombre de fissures et l'ampleur de la masse et la vitesse de la charge de transit sur les déplacements verticaux des poutres simplement supportées fissurées soumises à la masse de transit sont étudiées. Les fissures ouvertes transversales avec de nombreux paysages endommagés sont prises en compte pour la modélisation mathématique du système. Les équations gouvernantes du mouvement pour le système ont été obtenues et les équations ont été résolues à l'aide de la technique intégrale de Duhamel. La formulation théorique a été illustrée par des études numériques. En utilisant ANSYS Workbench 2020, une analyse structurelle transitoire a été réalisée. Les formes de mode et les rapports de fréquence de la poutre simplement supportée endommagée ont également été déterminés. Pour valider les modèles numériques et FEM, les expériences sur les poutres endommagées ont été réalisées en laboratoire. Il a été prouvé que les résultats des modèles théoriques et FEM sont bien convergents avec les données expérimentales. Les résultats recueillis à partir de l'analyse numérique, de la FEA ainsi que de l'étude expérimentale ont été présentés avec des graphiques et des tableaux comparatifs. Les résultats des examens ont été interprétés dans la partie conclusions. Il a été observé que les paramètres du sujet sont d'une importance considérable sur la réponse dépendante du temps des faisceaux fissurés.Translated Description (Spanish)
En este estudio, se investigan las influencias de los parámetros de la grieta como la ubicación de la grieta desde el extremo izquierdo, la altura de la grieta, el número de grietas y la magnitud de la masa y la velocidad de la carga de tránsito en los desplazamientos verticales de las vigas soportadas simplemente agrietadas sometidas a la masa de tránsito. Las grietas abiertas transversales con numerosos escenarios de daño se consideran para el modelado matemático del sistema. Se han obtenido las ecuaciones de movimiento gobernantes para el sistema y las ecuaciones se han resuelto con la ayuda de la técnica integral de Duhamel. La formulación teórica se ha ejemplificado con estudios numéricos. Al utilizar ANSYS Workbench 2020, se ha llevado a cabo un análisis estructural transitorio. También se han determinado las formas modales y las relaciones de frecuencia de la viga simplemente soportada dañada. Para validar los modelos numéricos y FEM, se han realizado los experimentos con vigas dañadas en el laboratorio. Se ha comprobado que los resultados de los modelos teóricos y FEM son bien convergentes con los datos experimentales. Los resultados obtenidos del análisis numérico, fea, así como el estudio experimental se han presentado con gráficos y tablas comparativas. Los resultados de los exámenes se han interpretado en la parte de conclusiones. Se ha observado que los parámetros del sujeto son de considerable importancia en la respuesta dependiente del tiempo de las vigas agrietadas.Files
3482.pdf
Files
(3.3 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:77a503407141490d129374c0279d551d
|
3.3 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- دراسة تجريبية وحسابية حول التحليل الديناميكي للهياكل المتشققة المدعومة ببساطة تحت الكتلة المتحركة
- Translated title (French)
- Étude expérimentale et computationnelle sur l'analyse dynamique de structures fissurées simplement supportées sous une masse en mouvement
- Translated title (Spanish)
- Estudio experimental y computacional sobre el análisis dinámico de estructuras agrietadas simplemente soportadas bajo masa en movimiento
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4221069801
- DOI
- 10.3221/igf-esis.60.09