Δυναμική και ευστάθεια δομικών στοιχείων που φέρουν αναπνέουσα ρωγμή
Στις μέρες μας, η απαίτηση για εξοικονόμηση υλικού και, κατ’ επέκταση, κόστους έχει οδηγήσει στο σχεδιασμό ελαφρών και λεπτών κατασκευών, όπως οι μεταλλικές δομές αεροσκαφών και οι μεταλλικές γέφυρες μεγάλων ανοιγμάτων. Παράλληλα όμως, η εξοικονόμηση υλικού έχει αυξήσει την πιθανότητα απώλειας της ευστάθειας των κατασκευών, λόγω λυγισμού αξονικά θλιβόμενων δομικών τους στοιχείων. Παρότι αυτή η πιθανότητα αστοχίας λαμβάνεται υπόψη κατά το σχεδιασμό των κατασκευών, εντούτοις δεν μπορεί να αποτραπεί πλήρως κατά τη λειτουργία τους. Συχνά, τα δομικά τους στοιχεία εμφανίζουν ρωγμές, οι οποίες μπορεί να τα εξαναγκάσουν σε λυγισμό για φορτίσεις μικρότερες εκείνων του σχεδιασμού. Πέραν τούτου, οι ρωγμές μπορεί να επηρεάσουν και τη μεταλυγισμική συμπεριφορά των δομικών στοιχείων, δηλαδή την ικανότητά τους να παραλαμβάνουν περαιτέρω φόρτιση μετά το λυγισμό. Έτσι, για να διασφαλιστεί η ομαλή και αδιάκοπη λειτουργία των κατασκευών εφαρμόζονται τεχνικές για την έγκαιρη ανίχνευση των ρωγμών που φέρουν. Αρκετά συχνά, αυτό επιτυγχάνεται με μη καταστροφικές τεχνικές, οι οποίες βασίζονται στα δυναμικά χαρακτηριστικά των κατασκευών, όπως φυσικές συχνότητες, φυσικές μορφές ταλάντωσης κλπ. Μετά την ανίχνευση των ρωγμών εκτιμάται η δομική ακεραιότητα των κατασκευών, έτσι ώστε να ληφθούν οποιεσδήποτε διορθωτικές κινήσεις, όπως αντικαταστάσεις ή επισκευές δομικών στοιχείων. Συγκεκριμένα, εκτιμάται η επίδραση των ρωγμών στην αξονική θλιπτική φόρτιση που μπορούν να φέρουν τα δομικά στοιχεία, και κατ’ επέκταση οι κατασκευές, δίχως να απολέσουν την ευστάθειά τους. Ένα ζήτημα, όμως, που ανακύπτει στα προβλήματα δυναμικής και ευστάθειας κατασκευών είναι η προσομοίωση των ρωγμών. Στις μέχρι σήμερα ερευνητικές προσπάθειες, το κλείσιμο των επιφανειών των ρωγμών, μερική ή ολική επαφή τους, είτε αγνοείται παντελώς είτε αντιμετωπίζεται ανεπαρκώς, λόγω της μη γραμμικής και πολύπλοκης φύσης του. Για το λόγο αυτό στην παρούσα διατριβή καταστρώνεται μια υπολογιστική διαδικασία, η οποία προσομοιώνει αριθμητικά το κλείσιμο της ρωγμής, μέσω της μεθόδου των πεπερασμένων στοιχείων, και μελετά την επίδρασή του στην ταλαντωτική και τη μεταλυγισμική συμπεριφορά δοκών και στύλων.
Ρωγμή, Επαφή επιφανειών ρωγμής, Δομικά στοιχεία, Πεπερασμένα στοιχεία, Ταλάντωση δοκού, Μεταλυγισμική συμπεριφορά στύλου, Ανίχνευση ρωγμών, Δομική ακεραιότητα, 629.132 36, Crack, Contact between crack surfaces, Structural components, Finite element method, Beam vibration, Column postbuckling, Crack detection, Structural integrity
Networked Digital Library of Theses and Dissertations