Simulation and computer modeling of bridge structures dynamics using ANSYS

• Autorzy: Stakhova Anzhelika , Bekö Adrián

Identyfikatory

DOI

10.35784/iapgos.5516

Warianty tytułu

PL

Symulacja i modelowanie komputerowe dynamiki konstrukcji mostówz wykorzystaniem ANSYS

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This study focuses on utilizing computer modeling and simulation techniques, specifically the ANSYS software, to analyze the dynamics of bridge structures. The primary objective was to study the vibrations of a riverbed metal bridge structure and determine their characteristics. The research involved theoretical dynamic calculations considering the design features of the bridge components and the materials used in their construction. The obtained results enabled the determination of resonance frequencies for the vibration modes. By utilizing the ANSYS software, a three-dimensional virtual model of the bridge structure was created, allowing for a detailed analysis of its dynamic behavior. The first three vibration modes of the riverbed metal bridge structure were calculated, and numerical results were obtained for six modes. The findings of this research have practical significance as they provide informed decision-making support during the construction, maintenance, and modernization of bridge structures. The study of bridge dynamics using advanced technologies contributes to enhancing the safety, reliability, and longevity of these vital infrastructure assets.

PL

Niniejsze badanie koncentruje się na wykorzystaniu technik modelowania komputerowego i symulacji, w szczególności oprogramowania ANSYS, do analizy dynamiki konstrukcji mostowych. Głównym celem było zbadanie drgań metalowej konstrukcji mostu w korycie rzeki i określenie ich charakterystyki. Badania obejmowały teoretyczne obliczenia dynamiczne uwzględniające cechy konstrukcyjne elementów mostu oraz materiały użyte do ich budowy. Uzyskane wyniki umożliwiły wyznaczenie częstotliwości rezonansowych dla postaci drgań. Wykorzystując oprogramowanie ANSYS stworzono trójwymiarowy wirtualny model konstrukcji mostu, pozwalający na szczegółową analizę jego dynamicznego zachowania. Obliczono trzy pierwsze postacie drgań metalowej konstrukcji mostu koryta rzeki i uzyskano wyniki numeryczne dla sześciu postaci. Wyniki tych badań mają znaczenie praktyczne, ponieważ zapewniają świadome wsparcie w podejmowaniu decyzji podczas budowy, utrzymania i modernizacji obiektów mostowych. Badanie dynamiki mostów przy użyciu zaawansowanych technologii przyczynia się do poprawy bezpieczeństwa, niezawodności i trwałości tych kluczowych elementów infrastruktury.

Słowa kluczowe

EN

ANSYS software package; computer modelling; bridge structures; dynamics; virtual model

PL

pakiet oprogramowania ANSYS; modelowanie komputerowe; konstrukcje mostowe; dynamika; model wirtualny

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska
• Rocznik: 2024
• Tom: T. 14, nr 1
• Strony: 53--56
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., fot.

Twórcy

autor

Stakhova Anzhelika

• Slovak University of Technology, Department of Structural Mechanics, Bratislava, Slovakia

• https://orcid.org/0000-0001-5171-6330

autor

Bekö Adrián

• Slovak University of Technology, Department of Structural Mechanics, Bratislava, Slovakia

• https://orcid.org/0009-0009-3389-0648

Bibliografia

• [1] Abdulkarem M. et al.: Wireless sensor network for structural health monitoring: A contemporary review of technologies, challenges, and future direction. Structural Health Monitoring 19(3), 2020, 693–735.
• [2] Bado M. F., Casas J. R.: A review of recent distributed optical fiber sensors applications for civil engineering structural health monitoring. Sensors 21(5), 2021, 1818.
• [3] Chang P. C., Flatau A., Liu S.-C.: Health monitoring of civil infrastructure. Structural health monitoring 2(3), 2003, 257–267.
• [4] Chen W.-F., Duan L. (eds): Bridge engineering handbook: construction and maintenance. CRC Press, 2014.
• [5] Chopra A. K.: Dynamics of structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering. Prentice Hall, 2012.
• [6] Cunha A. et al.: Recent perspectives in dynamic testing and monitoring of bridges. Structural Control and Health Monitoring 20(6), 2013, 853–877.
• [7] de Sá Caetano E.: Cable vibrations in cable-stayed bridges. IABSE, 2007.
• [8] Fujino Y.: Vibration, control and monitoring of long-span bridges—recent research, developments and practice in Japan. Journal of Constructional Steel Research 58(1), 2002, 71–97.
• [9] Fukuda Y. et al.: Vision-based displacement sensor for monitoring dynamic response using robust object search algorithm. IEEE Sensors Journal 13(12), 2013, 4725–4732.
• [10] Hasegawa S. et al.: Bridge damage detection utilizing dynamic force obtained from moving vehicle acceleration. Bridge Safety, Maintenance, Management, Life-Cycle, Resilience and Sustainability. CRC Press, 2022.
• [11] Kim C.-W. et al.: Ambient and vehicle-induced vibration data of a steel truss bridge subject to artificial damage. Journal of Bridge Engineering 26(7), 2021, 04721002.
• [12] Kvasnikov V., Stakhova A.: Vibration Measurement Technologies and Systems. Safety in Aviation and Space Technologies: Select Proceedings of the 9th World Congress" Aviation in the XXI Century". Springer International Publishing, 2022.
• [13] Oksen E.: Defining the parameters of loading of concrete bridges superstructures basing on the level of vibroacoustic emission signals. Transportation Research Procedia 14, 2016, 3935–3942.
• [14] Samali B. et al.: Load rating of impaired bridges using a dynamic method. Electronic Journal of Structural Engineering 1, 2007, 66–75.
• [15] Yau J. D., Yang Y. B.: Vibration reduction for cable-stayed bridges traveled by high-speed trains. Finite elements in analysis and design 40(3), 2004, 341–359.
• [16] Zhu X. et al.: Damage identification in bridges by processing dynamic responses to moving loads: features and evaluation. Sensors 19(3), 2019, 463