Üç Boyutlu Kirişlerin Doğrusal Olmayan Mekanik Davranışı için Mathematica Kullanarak Sonlu Elemanlar Yöntemi Uygulaması

Kirişlerin büyük dönmeler ve yer değiştirmeler altında mekanik davranışı incelendi. Crisfield tarafından verilen eş-dönüşlü formülasyon yardımıyla üç boyutlu kiriş sonlu elemanları Mathematica yazılımı içerisinde modellendi. Mathematica yazılımının sembolik işlemcisi sayesinde modele ait parametreler değişken tutulabilir ve değişik geometrilerdeki kirişler kolayca modellenebilir. Doğrusal olmayan denklem takımları Newton-Raphson yöntemi ile çözüldü. Dinamik hareket denklemi ve sayısal zaman integrasyon yöntemi ortaya konuldu yalnız çözümlemeler ileriki çalışmalara bırakıldı. Literatürdeki çalışmaların ve ANSYS programının sonuçlarıyla karşılaştırmalar yapıldı.

Finite Element Method Application For Nonlinear Mechanical Response Of Three-Dimensonal Beams Using Mathematica

Mechanical behavior of beams under large rotations and displacements was investigated. Using co-rotational approach given by Crisfield, three dimensional beam finite elements was modeled in Mathematica environment. The symbolic process of Mathematica provides keeping the parameters in the model as variables and beams having different geometries can be modelled easily. The yielding non-linear equation system was solved by utilizing Newton-Raphson technique. Dynamic balance equations and numerical time integration method were introduced, the solution process was left as a future work, however. Comparisons with the results of ANSYS and those of the works from the literature are accomplished.

___

  • [1] Argyris J., “An excursion into large rotations”, Comp. Methods Appl. Mech. Engrg., 32: 85–155, (1982).[2] Oran C. and Kassýmali A., “Large deformations of framed structures under static and dynamic loads”, Computers & Structures, 6: 539–547, (1976).[3] Belytschko T., “Large displacement, transient analysis of space frames”, Int. J. for Num. Meth. in Engrg., 11: 65–84, (1977).[4] Crisfield M.A., “A consistent co-rotational formulation for non-linear, three-dimensional, beam-elements”, Comp. Methods Appl. Mech. Engrg., 81: 131–150, (1990).[5] Hsiao K.M., Lin J., Lin W.Y., “A consistent co-rotational finite element formulation for geometrically nonlinear analysis of 3-D beams”, Comp. Methods Appl. Mech. Engrg., 169: 1–18, (1999).[6] Pai P.F., “Large deformation tests and total-Lagrangian finite-element analyses of flexible beams”, Int. J. of Solids and Structures, 37: 2951–2980, (2000).[7] Le T.-N., Battini J.-M., Hijiaj M., “Dynamics of 3D beam elements in a corotational context: A comparative study of established and new formulations”, Finite Elements in Analysis and Design, 61: 97-111, (2012).[8] Jonker J.B., “A geometrically nonlinear formulation of three-dimensional beam element for solving large deflection multibody system problems”, International Journal of Non-Linear Mechanics, 53: 63-74, (2013).[9] Bathe K.-J., “Large displacement analysis of three-dimensional beam structures”, Int. J. For Num. Meth. in Engrg., 14: 961–986, (1979).[10] Simo J.C., “A finite strain beam formulation. The three dimensional dynamic problem, Part-I”, Comp. Methods Appl. Mech. Engrg., 49: 55–70, (1985).[11] Rhim J. and Lee S.W., “A vectorial approach to computational modelling of beams undergoing finite rotations”, Int. J. for Num. Meth. in Engrg., 41: 527–540, (1998).[12] Le T.-N., Battini J.-M., Hijiaj M., “A consistent 3D corotational beam element for nonlinear dynamic analysis of flexible structures”, Comp. Methods Appl. Mech. Engrg., 269: 538-65, (2014). [13] de Miranda S., Madeo A., Melchionda D., Patruno L. and Ruggerini A.W., “A corotational based geometrically nonlinear Generalized Beam Theory: buckling FE analysis”, Int. J. Solids and Structures, 121: 212-227, (2017).[14] Cho H., Kim H., Shin S., “Geometrically nonlinear dynamic formulation for three-dimensional co-rotational solid elements”, Comput. Meth. Appl. Mech. Engrg., 323: 301-320, (2018).
Politeknik Dergisi-Cover
  • ISSN: 1302-0900
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 1998
  • Yayıncı: GAZİ ÜNİVERSİTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Yenilenebilir Enerji Kullanımındaki Göreceli Etkinliklerin Veri Zarflama Analizi ile Değerlendirilmesi: Türkiye ve Bazı Avrupa Ülkeleri Örneği

Zühre AYDIN YENİOĞLU, Vildan ATEŞ

Comparison of the Numerical Models for the Temperature Distributions of Non-Premixed Swirling Methane Flame

Güven TUNÇ, İLKER YILMAZ

Experimental Verification of Cell Shape-Collapse Relationships in Metallic Foams by Photoelasticity Method

ERSİN BAHÇECİ, YUSUF ÖZÇATALBAŞ

LPI Based Comparison of Turkey And Mexican Logistics Sector

Kürşat YILDIZ, Çağlar TABAK

Doluluk Oranlarının PLA ve PET Malzemelerin Mekanik Özellikleri Üzerine Etkileri

Hatice EVLEN, Merve Ayfer ÖZDEMİR, Aydın ÇALIŞKAN

Toz Yataklı/Beslemeli Eklemeli İmalatta Kullanılan Partiküllerin Uygunluk Araştırması ve Partikül İmalat Yöntemleri

Uçan KARAKILINÇ, Bekir YALÇIN, Berkay ERGENE

Some Technological Properties of Scotch Pine (Pinus Sylvestris Lipsky) and Eastern Beech (Fagus Orientalis Lipsky) Woods Impregnated with Alpha-X Chemical

Ali Talha AYHAN, Murat ÖZALP

Preparation of Chitosan and Glycol Chitosan Coated Magnetic Nanoparticles Loaded with Carboplatin as Anticancer Drug

Ceren ATİLA DİNÇER, Ali Mert ERDEK, Ayşe KARAKEÇİLİ, Nuray YILDIZ

Denge Kontrol Sisteminin LQR ile Gerçek Zamanlı Durum Geri Beslemeli Kontrolü

Selçuk KİZİR

Heterojen Medikal IoT Verilerinin Depolanmasında İlişkisel Olmayan Veritabanına Dayalı Bir Yaklaşım

HÜSEYİN POLAT, Saadin OYUCU