The influence of structural damping and roughness of steel surfaces on the structural response

[O.I. Mijatović]

XXIII, 182 str.

Građevinsko inženjerstvo - Eksperimentalna analiza konstrukcija, Tehnička mehanika i teorija konstrukcija i Metalne konstrukcije / Civil Engineering - Experimental analysis of structures, Engineering mechanics and theory of structures, and Metal structures

Mehaničke veze kao što su spojevi lopatica sa osovinom gasnih turbina i turbo mlaznih motora, spojnice i nastavci u automobilskoj industriji te različiti tipovi vijčanih veza prisutnih u svim konstrukcijskim sistemima i mehanizmima, imaju zajedničku osobinu disipovanja energije u procesu vibracija i pomjeranja. Disipacija energije koja nastaje kao posljedica relativnog pomjeranja između elemenata mehaničke veze uzrokuje nelinearan dinamički odgovor kompletne konstrukcije, što takođe nazivamo konstrukcijskim prigušenjem. Disipacija energije odnosno konstrukcijsko prigušenje je direktna posljedica trenja između kontaktnih površina mehaničke veze. Ono što predstavlja problem u matematičkom opisivanju konstrukcijskog prigušenja, jeste što je fundamentalna priroda trenja još uvijek slabo shvaćena. Kada počnemo razmatrati konstrukcijsko prigušenje sa stanovišta trenja, dolazimo do problema razmjere posmatranja ovog fenomena. Nelinearan dinamički odgovor mehaničkih veza može biti posmatran sa stanovišta makro i mikro pristupa. Makro pristup podrazumijeva proučavanje dinamičkog odgovora kompletne konstrukcije sa mehaničkim vezama, dok pod mikro pristupom se smatra analiziranje izolovane mehaničke veze ili samo dva elementa u kontaktu, gdje se u opticaj uzimaju svi fenomeni koji mogu uticati na kontaktnu interakciju između elemenata veze. Ponašanje kontaktne interakcije dva proizvoljna tijela može zavisiti od mnogih faktora uticaja od kojih su neki: adhezija, plastifikacija, podmazivanje, kapilarna vlaga, oksidacija i hrapavost. Kao što možemo vidjeti proučavanje konstrukcijskog prigušenja značajno se komplikuje sa smanjivanjem razmjere i predstavlja multidisciplinarnu oblast istraživanja. Problematika koja nastaje jeste, što sa stanovišta makro pristupa nije moguće u obzir uzeti efekte koji su direktno vezani za ponašanje kontaktne interakcije i koji se proučavaju u mikro razmjeri. Sa druge strane proučavajući ponašanje kontaktne interakcije na mikro nivou, nije moguće sagledati kakav će uticaj imati stanje interakcije na makro nivou. S tim u vezi, jasno se vidi velika nepovezanost između proučavanja konstrukcijskog prigušenja sa stanovišta makro i mikro razmjere...

Mechanical connections such as blade attachments to the shaft in gas turbines and turbojet engines, couplings and joints in the automotive industry, and various types of bolted connections present in all structural systems and mechanisms share a common characteristic of dissipating energy during vibrations and movements. The dissipation of energy that occurs due to relative motion between the elements of a mechanical connection causes a nonlinear dynamic response of the entire structure, also referred to as structural damping. Energy dissipation or structural damping is a direct consequence of friction between the contact surfaces of the mechanical connection. One that poses a challenge in the mathematical description of structural damping is that the fundamental nature of friction is still poorly understood. When we begin to consider structural damping from the perspective of friction, we encounter a scale observation problem of this phenomenon. The nonlinear dynamic response of mechanical connections can be observed from both macro and micro approaches. The macro approach involves studying the dynamic response of the entire structure with mechanical connections, while the micro approach is considered the analysis of an isolated mechanical connection or only two elements in contact. In the micro approach, all phenomena that can affect the contact interaction between the elements of the connection are taken into account. The behavior of the contact interaction between two arbitrary bodies can depend on many influencing factors, including adhesion, plastification, lubrication, capillary moisture, oxidation, and roughness. As we can see, the study of structural damping becomes significantly complicated with reduction of the observation scale, representing a multidisciplinary area of research. The issue that arises is that, from the perspective of the macro approach, it is not possible to consider effects directly related to the behavior of contact interaction that are studied on a micro scale. On the other hand, by studying the behavior of contact interaction on a micro level, it is not possible to perceive the impact of the interaction state on the macro level. In this regard, there is a clear incoherence between studying structural damping from the macro and micro perspectives...

Konstrukcijsko prigušenje, Kontaktna mehanika, Mehaničke veze, Vijčane veze, Hrapavost, Interakcija, Eksperimentalna analiza, Analiza konačnim elemenata

Structural damping, Contact mechanics, Mechanical joints, Bolted connection, Roughness, Interaction, Experimental analysis, Finite element analysis

624.072.2(043.3)

Tekst