Strutture snelle. Travi, piastre, membrane << 1 << 1, t/l i. t L. t L
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- Graziana Colella
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1 Strttre snee Trvi, pistre, memrne t/l i << t L <<, t L 00, 000,K
2 Eementi di trve Eero-Bernoi v( ϕ( ϕ( 4 v'( v''( ( ( Spostmento Crvtr Rotzione Leone Corrdi de Acq, vo, cp, p. 95
3 v Eemento di trve Eero Bernoi Ndof ( N ( i i Imponendo e condizioni contorno ( v(0, ( ϕ(0 ( v( 4, 4( ϕ( ( 4 Si ricv, 4, 4 4
4 Eemento di trve di Eero Bernoi ] ( ( ( [( ( N ] 6 ( 6 ( 6 (4 [(6 N ( B Sono e deformte di n trve incstrt in ci si risci grdo di vincoo per vot Anche chimto eemento finito Hermitino 4
5 Eemento di trve di Timoshenko SP Timoshenko In qesto cso, rotzione non coincide con derivt deo spostmento v Si interpono indipendentemente si o spostmento v che rotzione ϕ D ci si ottengono crvtr fessione e o scorrimento medio γ ϕ (, ( v γ χ (, ( 5
6 Imponendo e condizioni contorno Si ottiene Eemento di trve di Timoshenko ( ( (, v( ( (0 (, v(0 ( 4 ϕ ϕ (,, 4 D ci 4 ( ( ( N v ϕ γ χ 4 B( ( ( Ed inotre dove 0 0 B( N( 6
7 Eemento di trve di Timoshenko: ocking 7 Moti rigidi e deformzioni costnti devono essere rppresentti indipendentemente d tri contriti. L eemento di trve inere di Timoshenko non rispett qest condizione. Inftti d pprossimzione poinomie v(, ϕ( Si ottiene per e deformzioni χ(, γ( ( L crvtr fessione costnte e soo pprentemente presente, in qnto rist proporzione o stesso coefficiente d ci dipende vrizione inere deo scorrimento medio. In trvi snee, o scorrimento e moto piccoo e cio impedisce eemento di deformrsi nche fessionmente. Si pr di ocking
8 Locking Cfr Leone Corrdi de Acq vo II cp, p 7 I ocking è n eccesso di rigidezz dovto vincoi cinemtici che i modeo cinemtico ssocito pprossimzione gi eementi finiti comport γ χ 4 B( ( ( Dove mtrice di comptiiità è 0 0 B( 8
9 Locking γ 0 0 Moto rigido 0 4 Crvtr n! Un eemento inere di trve di Timoshenko non è qindi in grdo di deformrsi fessionmente senz deformzioni tginti: ocking 9
10 Energi di deformzione tote Si osservi che energi potenzie tote è (Bthe, pg 40 Energi fessione Energi tginte Lvoro crichi esterni Ovvero meno dei crichi esterni e dividendo per EI D ci Dove α tende infinito qndo h tende 0 Qindi contino, prim de pprossimzione gi eementi finiti, energi di scorrimento tende zero qndo deformiit tgio ment L pprossimzione gi eementi finiti deve riprodrre qest sitzione 0
11 Esempio ocking
12 Esempio ocking D ci si ottiene i vore de frecci in estremit L frecci predett d teori estic de trve e δ 4PL / Eh Pertnto sozione ottent con eemento nodi e inccrt
13 Esempio ocking F f L,L:, ef ineri; Q: ef qdrtico
14 Locking Modei di trve di ordine pi eevto de inere non eiminno competmente eccesso di rigidezz: L sitzione di scorrimento no ci si vvicin i cso di n trve sne non viene riprodott 4
15 Tecniche per ridrre i ocking Tecniche vote migiorre i comportmento de eemento nodi: - Integrzione seettiv ridott - Teori discret di Kirchhoff (non o considerimo - Assmed enhnced strin (non o considerimo 5
16 Integrzione seettiv ridott L energi di scorrimento viene integrt non esttmente m ricorrendo d n nmero ridotto di pnti di integrzione nmeric Occorre verificre che eemento si efficce e non presenti modi deformtivi non consistenti 6
17 INTEGRAZIONE RIDOTTA E SELETTIVA 7
18 Teori discret di Kirchhoff Si ssme che o scorrimento si cosi piccoo che energi ssocit poss essere trscrt ne EPT. Tttvi, occorrono dee eqzioni ggintive che egno gi spostmenti nodi e e rotzioni. Ti eqzioni si ottengono imponendo che o scorrimento si nni in determinti pnti de dominio de eemento. Si trtt di n tecnic pi efficiente di qe st s integrzione seettiv ridott. 8
19 Memrne ocking Eemento trve crvo Deformzione ssie ε,s χ R,s w R w,ss Deformzione fessione (crvtr 9
20 Memrne ocking Eemento trve crvo Deformzione ssie Deformzione fessione (crvtr Approssimzione di e w con poinomi, d esempio: w 0 0 ξ ξ ξ ξ 0 dove ξ s L
21 Memrne ocking Eemento trve crvo Deformzione ssie Deformzione fessione (crvtr Sostitendo, si h: χ ( RL 0 ε ( L R 6 ξ L L ( R R ξ 5R R ( ξ 5R (ξ 5ξ
22 Memrne ocking Considerimo n rco sottie vente L/t >> ed R/H moto piccoo, esso si comport come n trve soggett fessione inestensiie, e pertnto deformzione memrne ε tende 0 L condizione di inestensiiità 0 L R R 0 0 ε w R, s 0 impic Corso di Meccnic dee Strttre- ing. Een Benventi
23 Memrne ocking 0, 0, 0 impic w 0, w 0, w 0, s,ss, sss Vincoi cinemtici spri che non possono essere sempre soddisftti: Qesto provoc memrne ocking Si dimostr che i termine di energi memrne ne energi estic Π e t t EIχ χ EAε ε ds dopo discretizzzione, distr i termine di energi fessione, csndo n zione di irrigidimento
24 Incompressiie ocking Incompressiie ocking: per mterii incomprimiii, i coefficiente di Poisson v tende 0.5, e.g. soi stri, pstiche, estomeri, gomme e mterii che fiscono, come fidi incomprimiii o come in psticità Qesto impic che i modo vometrico tende infinito e ciò si ripercote s deformzione vometric Si riev n irrigidimento deo spostmento mentre i cmpo di tensione present oscizioni sprie 4
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