14 Plateberegninger. Litteratur: Cook & Young, Advanced Mechanics of Materials, kap Larsen, Dimensjonering av stålkonstruksjoner, kap. 9.

Like dokumenter
Matematikk for IT. Oblig 7 løsningsforslag. 16. oktober

Elliptiske differensialligninger

Vi skal hovedsakelig ikke bestemme summen men om rekken konvergerer. det vil si om summen til rekken er et bestemt tall

Numeriske metoder: Euler og Runge-Kutta Matematikk 3 H 2016

EKSAMEN Løsningsforslag

Eksamen REA3024 Matematikk R2. Nynorsk/Bokmål

Der oppgaveteksten ikke sier noe annet, kan du fritt velge framgangsmåte.

Innhold og forelesningsplan Eksempler på LP Begreper Løsning av enkelt eksempel Praktisk relevans Leksjon 2: Simpleksmetoden for løsning av LP

Polynominterpolasjon

Høgskolen i Telemark Avdeling for estetiske fag, folkekultur og lærerutdanning BOKMÅL 16. mai 2008

TMA4125 Matematikk 4N

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET, INSTITUTT FOR FYSIKK. Utarbeidet av: Jon Andreas Støvneng

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN STE 6219 Digital signalbehandling

Differensligninger Forelesningsnotat i Diskret matematikk Differensligninger

Avsnitt 8.1 i læreboka Differensligninger

Matematikk for IT. Løsningsforslag til prøve 2. Torsdag 24. oktober 2013

Eksamen REA3024 Matematikk R2. Nynorsk/Bokmål

Løsning obligatorisk oppgave 3, ingeniørmatematikk 3.

Løsningsforslag til prøveeksamen i MAT1110, våren 2012

Obligatorisk oppgave nr. 3 i Diskret matematikk

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FAG TMA4245 STATISTIKK 6.august 2004

OM TAYLOR POLYNOMER. f x K f a x K a. f ' a = lim x/ a. f ' a z

Repetisjon; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, og Repetisjon; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, og 9.10

MOT310 Statistiske metoder 1, høsten 2011

Universitetet i Oslo Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

KLMED8004 Medisinsk statistikk. Del I, høst Estimering. Tidligere sett på. Eksempel hypertensjon

TMA4240 Statistikk Høst 2015

Econ 2130 uke 15 (HG) Poissonfordelingen og innføring i estimering

Løsningsforsalg til første sett med obligatoriske oppgaver i STK1110 høsten 2018

Forkunnskaper i matematikk for fysikkstudenter. Derivasjon.

TMA4245 Statistikk Eksamen mai 2017

Kap. 9: Inferens om én populasjon

EKSAMEN I EMNE TKT 4100 FASTHETSLÆRE

Oversikt over konfidensintervall i Econ 2130

TALLSVAR. Det anbefales at de 9 deloppgavene merket med A, B, teller likt uansett variasjon i vanskelighetsgrad. Svarene er gitt i << >>.

Totalt Antall kandidater oppmeldt 1513 Antall møtt til eksamen 1421 Antall bestått 1128 Antall stryk 247 Antall avbrutt 46 % stryk og avbrutt 21%

Tid: 3 timer Hjelpemidler: Vanlige skrivesaker, passer, linjal med centimetermål og vinkelmåler er tillatt.

Econ 2130 Forelesning uke 11 (HG)

Konfidensintervall. Notat til STK1110. Ørnulf Borgan, Ingrid K. Glad og Anders Rygh Swensen Matematisk institutt, Universitetet i Oslo.

Kap. 9: Inferens om én populasjon. Egenskaper ved t-fordelingen. ST0202 Statistikk for samfunnsvitere. I Kapittel 8 brukte vi observatoren

EKSAMEN I FAG FASTE STOFFERS FYSIKK 2 Fakultet for fysikk, informatikk og matematikk Fredag 16. januar 1998 Tid:

TMA4240 Statistikk Høst 2016

Oversikt over konfidensintervall i Econ 2130

Kapittel 10 fra læreboka Grafer

ECON240 Statistikk og økonometri

Løsningsforslag Eksamen 10. august 2010 FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I

Løsningsforslag Eksamen MAT112 vår 2011

Eksamen R2, Våren 2010

Avdeling for estetiske fag, folkekultur og lærerutdanning BOKMÅL 22. mai EKSAMEN I MATEMATIKK 2 Modul 1 15 studiepoeng, fjernundervisning

TMA4245 Statistikk Eksamen august 2015

Oppgave 1 IS-RR-PK- modellen Ta utgangspunkt i følgende modell for en lukket økonomi. der 0 < t < 1

LØSNINGSFORSLAG TILEKSAMEN I FAG TMA4240/TMA4245 STATISTIKK 10. august 2005

UNIVERSITETET I OSLO

Signifikante sifre = alle sikre pluss ett siffer til

Estimering 2. -Konfidensintervall

LØSNING: Eksamen 17. des. 2015

Oppgave 1. (i) Hva er sannsynligheten for at det øverste kortet i bunken er et JA-kort?

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag Eksamen i: Diskret matematikk

2. Bestem nullpunktene til g.

Oversikt over konfidensintervall i Econ 2130

Oppgavesettet har 11 punkter, 1ab, 2abc, 3, 4, 5ab og 6ab, som teller likt ved bedømmelsen.

ÅMA110 Sannsynlighetsregning med statistikk, våren 2008 Kp. 6, del 5

ÅMA110 Sannsynlighetsregning med statistikk, våren 2006 Kp. 6, del 5

H 1 : µ 1 µ 2 > 0. t = ( x 1 x 2 ) (µ 1 µ 2 ) s p. s 2 p = s2 1 (n 1 1) + s 2 2 (n 2 1) n 1 + n 2 2

Oppgave 1 IS-RR-PK- modellen Ta utgangspunkt i følgende modell for en lukket økonomi. der 0 < t < 1

Løsningsforslag Eksamen 7. august 2006 TFY4250 Atom- og molekylfysikk

Eksamensoppgave i TKT 4124 Mekanikk 3

EKSAMEN I EMNE TKT4124 MEKANIKK 3

Kapittel 9: Mer kombinatorikk

Statistikk og økonomi, våren 2017

10 Tøyninger og kinematisk kompatibilitet

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforsalg til første sett med obligatoriske oppgaver i STK1110 høsten 2015

FØLGER, REKKER OG GJENNOMSNITT

Oppgaver fra boka: Med lik men ukjent varians antatt har vi fra pensum at. t n1 +n 2 2 under H 0 (12 1) (12 1)

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

UNIVERSITETET I OSLO

ÅMA110 Sannsynlighetsregning med statistikk, våren 2007 Kp. 6, del 5. Hypotesetesting, del 5

ÅMA110 Sannsynlighetsregning med statistikk, våren Kontinuerlige tilfeldige variable, intro. Kontinuerlige tilfeldige variable, intro.

Løsningsforslag til eksamen i STK desember 2010

Løsningsforslag ST2301 øving 3

X = 1 5. X i, i=1. som vil være normalfordelt med forventningsverdi E( X) = µ og varians Var( X) = σ 2 /5. En rimelig estimator for variansen er

Kap. 9: Inferens om én populasjon

Sensorveiledning eksamen ECON 3610 Høst 2017

Øvinger uke 46 løsninger

Matematikk for IT. Prøve 2. Onsdag 21. oktober 2015

Bokmål OPPGAVE 1. a) Deriver funksjonene: b) Finn integralene ved regning: c) Løs likningen ved regning, og oppgi svaret som eksakte verdier: + =

Lineær regresjonsanalyse (13.4)

Kort repetisjon fra kapittel 4. Oppsummering kapittel ST0202 Statistikk for samfunnsvitere. Betinget sannsynlighet og trediagram

Suffisient observator

MA1102 Grunnkurs i analyse II Vår 2014

Kapittel 5: Tilfeldige variable, forventning og varians.

) = P(Z > 0.555) = > ) = P(Z > 2.22) = 0.013

Kapittel 7: Noen viktige sannsynlighetsfordelinger

Formelsamling i matematikk og statistikk

Løsningsforslag for andre obligatoriske oppgave i STK1100 Våren 2007 Av Ingunn Fride Tvete og Ørnulf Borgan

Løsning R2-eksamen høsten 2016

3 Tøyningsenergi. TKT4124 Mekanikk 3, høst Tøyningsenergi

TMA4240 Statistikk Høst 2016

Transkript:

14 Plateberegiger Ihold: Forskjellige strategier for plateberegig Naviers plateløsig Virtuelle forskvigers prisipp for plater Raleigh-Ritz' metode for plater Litteratur: Cook & Youg, Advaced Mechaics of Materials, kap. 1.4 Larse, Dimesjoerig av stålkostruksjoer, kap. 9.1 TKT414 Mekaikk 3, høst 16 14-1 Plateberegiger

Løsig av tplateproblemer E eksakt løsig av platas differesialligig 4 4 4 w w w q + + = 4 4 D er ku mulig for plater med regelmessig geometri, kurate radbetigelser og sill lastfuksjo q(,). Som regel må laste (og løsige w(,)) utvikles i Fourierrekker. Lærebøker og diverse oppslagsverk ieholder ofte e del eksakte løsiger for rektagulære og sirkulære plater. Sirkulære plater (ikke pesum) er behadlet i Cook & Youg avsitt 1.5 1.8. Tradisjoelt har også e ivers metode vært e del bettet: Ma har e fuksjo som tilfredsstiller platas differesialligig, og fier ut hvilke last og hvilke radbetigelser som er assosiert med dee fuksjoe. E tilærmet løsig basert på virtuelle forskvigers prisipp og Raleigh-Ritz' metode ka etableres for et oe bredere utvalg av plateproblemer e hva som ka hådteres med e eksakt løsig. Hvis ma ku er ute etter platas kapasitet, ka e fltelijeberegig bettes. Dee gir imidlertid ige iformasjo om deformasjoee i plata. Fltelijeteorie er behadlet i Cook & Youg avsitt 1.9 og Per Kr Larses Stålkostruksjoer avsitt 1.. I praktiske igeiørproblemer er elemetmetode det desidert viktigste verktøet i dag. Svært ofte vil platefelt være avstivet og da er det utfordrede ok å etablere e umerisk modell som represeterer de fsiske oppførsele. TKT414 Mekaikk 3, høst 16 14- Plateberegiger

Eksempel 14.1: Ivers metode R Figure viser e halvsirkelformet plate med radius R og kostat tkkelse. Platestivhet og tverrkotraksjostall er hhv D og ν. Ata at plates edbøig ka beskrives med fuksjoe w(,) = A( + R ) a) Sett de oppgitte w(, ) i i plates differesialligig, og foreta e tilpasig av kostate A ut fra det krav at lastfuksjoe q(, ) skal ha verdie q i pukt (, ) = (,R). Hvlir det matematiske uttrkket for q(, )? Skisser q(, ). b) Påvis hvilke radbetigelser de oppgitte edbøigsfuksjoe w(, ) tilfredsstiller. c) Bereg platemometet M som fuksjo av i sittet =. Skisser diagrammet for M. TKT414 Mekaikk 3, høst 16 14-3 Plateberegiger

Fritt opplagt, rektagulær plate med siusformet forskvig a b E rektagulær plate med dimesjoer a og b i - og -retig og tkkelse t skal aalseres. Plate har stivhet D. Forskvigsfuksjoe til plate har forme π π w(, ) = w si si Hvilket problem er dette løsige til? Eller alterativt: Hvilke radbetigelser og last har plate? Forskvig lags reder: π π w(, ) = w si si =, = a w = =, = b w = Helig lags reder: π π π w, = w cos si a π π π w, = w si cos b =, = a w, ; w, = =, = b w, = ; w, TKT414 Mekaikk 3, høst 16 14-4 Plateberegiger

Fritt opplagt, rektagulær plate med siusformet forskvig (forts) Krumig lags reder: π π π w, = w si si a π π π w, = w si si b π π π w, = w cos cos ab w, = =, = a w, = =, = b w, Radbetigelser: Forskvige w og krumigee w, og w, er lik ull lags alle redee til plate. Dette betr at også mometet M er lik ull, og plate er følgelig fritt opplagt lags alle reder. Belastig: Plates differesialligig: w, + w, + w, = q D Isettig av w(, ) gir: π π π π q = D + w si si q Oppsummerig: Siusformet last gir siusformet forskvig (og vice versa) Forholdet mellom lastamplitude q og resposamplitude w er gitt ved: w q = π π D + TKT414 Mekaikk 3, høst 16 14-5 Plateberegiger

Fritt opplagt, rektagulær plate med siusformet forskvig (forts) Forskvigsfelt med m halvbølger: Vi har å betraktet e siusfuksjo med é halvbølge i både - og -retig. Bruk av m halvbølger i -retig og halvbølger i -retig gir aalogt resultat. Forskvigsfeltet til plate skrives å på forme hvor m og er positive heltall. mπ π w(, ) = w m si si Plates radbetigelser forblir uedret dvs. plate er fritt opplagt lags alle fire sider. Et uttrkk for tverrlaste fies ved isettig i plates differesialligig: mπ π mπ π q = D + w m si si a b q m Forskvigsamplitude uttrkt ved lastamplitude, dimesjoer og platestivhet: qm w m = mπ π D + a b Forskvigsfeltet er å bestemt av laste, og mometer og skjærkrefter ka bestemmes fra etablerte formler. TKT414 Mekaikk 3, høst 16 14-6 Plateberegiger

Rekkeutviklig av laste Fra matematikke: E vilkårlig fuksjo ka utvikles i e Fourier-rekke uder svært geerelle betigelser, f. eks. π π f( ) = b si ; b = f( )si d L L L = 1 L Plateproblemet: I plateproblemet har vi to uavhegige variable og, og laste q(,) må derfor utvikles i e dobbel Fourier-rekke mπ π q(, ) qm si si M N = m= 1 = 1 med koeffisieter 4 mπ π qm = q(, )si si d d ab Oppsummerig: E hvilke som helst last q(,) ka dermed utvikles i e Fourier-rekke, og hvert ledd i rekke gir et bidrag i e tilsvarede rekke for edbøige mπ π w(, ) w m si si M N = m= 1 = 1 TKT414 Mekaikk 3, høst 16 14-7 Plateberegiger

Naviers plateløsig z q a b Avedelsesområde: Metode ka bettes for fritt opplagte, rektagulære plater: w = og M = lags alle reder Belastige av plate ka være e vilkårlig tverrlast både fordelte og kosetrerte laster ka behadles. Metode: Løsigsmetode ieholder følgede tre steg: 1. Plates forskvig beskrives som e dobbel Fourierrekke: M N mπ π w(, ) = w m si si m= 1 = 1 hvor w m er ukjete koeffisieter, og a og b er plates dimesjoer i hhv. - og -retig. TKT414 Mekaikk 3, høst 16 14-8 Plateberegiger

Naviers plateløsig (forts). Tverrlaste rekkeutvikles i e Fourier-rekke av samme tpe: M N mπ π q(, ) = qm si si m= 1 = 1 hvor koeffisietee q m bereges som 4 mπ π qm = q(, )si si d d ab 3. Isettig i plates differesialligig gir uttrkkee for de ukjete forskvigskoeffisietee w m = D q m a b 4 m π + for m = 1,,..., M og = 1,,..., N. NB! Hvor raskt rekke kovergerer avheger blat aet av tverrlastes fordelig over plate. TKT414 Mekaikk 3, høst 16 14-9 Plateberegiger

Eksempel 14.: Naviers plateløsig q z a t b (Jfr. Eksempel 13.1.) Plate på figure er rektagulær og fritt opplagt lags alle reder. Plate er påkjet av e jevt fordelt last q. Data: a = 4 mm b = 8 mm t = 16 mm q =.15 N/mm E = 1 N/mm ν =.3 Bestem maksimal bøespeig og edbøig ved bruk av Naviers plateløsig. Fasit: σ ma = σ,ma = 68MPa, w ma = 9,5mm TKT414 Mekaikk 3, høst 16 14-1 Plateberegiger

Idre virtuelt arbeid for plate Uttrkket for idre virtuelt arbeid i pla speigstilstad er gitt ved W ɶ = ( σ ε ɶ + σ ε ɶ + τ γɶ )dv i V (Forutsetter tplate, se lsark 13-11: ε ɶ = γ ɶ = γ ɶ = Følgede sammeheger gjelder for ei plate: z z z ) 3 M M M t σ = z ; σ = z ; τ = z I = I I I 1 wɶ wɶ wɶ ε ɶ = z ; ε ɶ ; = z γ ɶ = z der wɶ er virtuell forskvig. Kombiasjo av ligigee leder til følgede uttrkk for idre virtuelt arbeid i plata: w w w W ɶ ɶ ɶ ɶ = (M + M + M )d A i A hvor A er arealet av plata i -plaet. TKT414 Mekaikk 3, høst 16 14-11 Plateberegiger

Ytre virtuelt arbeid for plate og virtuelle forskvigers prisipp Platas tre virtuelle arbeid består av bidrag fra fordelt last q over arealet A samt distribuerte mometer M og effektive (Kirchhoff) skjærkrefter V lags platerada R : e w M Wɶ ɶ s = qwda ɶ M d s + V + w d s ɶ s A R R wɶ e = qwda ɶ M d s + V wɶ d s A R R hvor s er koordiate lags rade. R s Virtuelle forskvigers prisipp for plate: wɶ wɶ wɶ (M + M M )d A + A wɶ e = qwda ɶ M d s + V wɶ d s A R R TKT414 Mekaikk 3, høst 16 14-1 Plateberegiger

Raleigh-Ritz' metode for plater Avedelsesområde: Metode ka bettes for vilkårlige plategeometrier, radbetigelser og laster. Metode: 1. Plates forskvig beskrives som e fuksjosrekke på forme N = + i= 1 w(, ) w (, ) a f (, ) i i hvor a i er geeraliserte frihetsgrader og w(, ) er lieært uavhegige fuksjoer. Fuksjoe w(, ) må oppflle essesielle radkrav. Dette oppås ved følgede valg: w (, ) skal oppflle ihomogee radkrav w(, ) skal oppflle homogee radkrav. Et virtuelt forskvigsfelt for plate som oppfller homogee, kiematiske radkrav er gitt ved N = ɶ i i= 1 w( ɶ, ) a f (, ) i hvor aɶ i er virtuelle, geeraliserte frihetsgrader. TKT414 Mekaikk 3, høst 16 14-13 Plateberegiger

Raleigh-Ritz' metode for plater (forts) 3. Bereg virkelige og virtuelle krumiger som tilfredsstiller kiematisk kompatibilitet: κ = w, ; κ = w, ; κ = w, κ ɶ = w, ɶ ; κ ɶ = w, ɶ ; κ ɶ = w, ɶ 4. Bereg speigsresultater (mometer) i hehold til elastisk materiallov: M = D(w, +ν w, ) M = D(w, +ν w, ) M = D(1 ν) w, 5. Virtuelle forskvigers prisipp bettes deretter til å bestemme de ukjete, geeraliserte forskvigee: hvor Wɶ = Wɶ i W ɶ = (M w, ɶ + M w, ɶ + M w, ɶ )d A i A M Wɶ s = qwda ɶ M w, ɶ d s + V + wɶ d s s A R R TKT414 Mekaikk 3, høst 16 14-14 Plateberegiger

Eksempel 14.3: Plate med trekatlast z q L L Figure viser e fritt opplagt kvadratisk plate med sidekater L, kostat tkkelse t og platestivhet D. Plate er belastet med e trekatlast q(,) = q / L. Bereg plates maksimale edbøig ved bruk av Raleigh- Ritz' metode og forskvigsfeltet π π w(, ) = a si si L L Sammelig med eksakt løsig (ν =.3): w(.5l,.5l) =.55 1-3 q L 4 /D w ma = w(.5l,.55l) =.79 1-3 q L 4 /D Foreslå dessute e forbedret forskvigsfuksjo w. Fasit: L L wma = w, =,8 1 q L D 3 4 TKT414 Mekaikk 3, høst 16 14-15 Plateberegiger

Eksempel 14.4: Betogflåte t L P L E kvadratisk betogflåte med sidekater L og kostat tkkelse t flter i sjøva. I flåtes seterpukt virker det e puktlast P. Ata at oppdriftselemeter sørger for at uderside av flåte ligger i flukt med vaspeilet år flåte er ubelastet. Bereg de største laste P som ka virke på flåte ute at de oversvømmes. Bruk Raleigh-Ritz' metode. Geometri: L = 3 m t =.4 m Betog: E = 8 1 9 N/m ν =. Sjøva: ρ w = 15 kg/m 3 TKT414 Mekaikk 3, høst 16 14-16 Plateberegiger