Numerical modal analysis of the FRP composite beam

• Autorzy: Markiewicz B. , Ziemiański L.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2015.195

Warianty tytułu

PL

Numeryczne analizy modalne belki z kompozytu FRP

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents models of the beam made of a fibre-reinforced polymer (FRP) composite, which will act as a girder in simply supported footbridges. The behaviour of the composite beam can be described by various models with good results. The aim is to investigate which parameters, describing the model, significantly affect the results in the modal analysis. This research is focused on creating the most accurate numerical beam model. The material is assumed to have the averaged material constants of individual components. In the first approach the beam is treated as a prismatic beam with a continuous distribution of mass, for which the natural frequency is calculated using the closed-form solutions. Euler-Bernoulli beam theory is applied and followed by Timoshenko theory, which takes into account the influence of shear deformation and rotational inertia effects. Using FEM analysis software ADINA in following steps are included: overhangs, stiffening by ribs, load caused by concrete fillings in supports area and the cross-sectional warping phenomenon. The results for all the numerical models are presented as eigen-frequencies and corresponding mode shapes. Then they are compared with results obtained for the shell FEM model. The author’s aim is to find a simple model of the beam, which could successfully replace the complicated shell or solid FEM model, which are not applicable for practical design.

PL

Tematem pracy jest budowa modeli dynamicznych belki kompozytowej, pełniącej rolę dźwigara w swobodnie podpartych kładkach dla pieszych. Celem jest zbadanie, które parametry opisujące model istotnie wpływają na zmianę wyników w przeprowadzanej analizie modalnej oraz znalezienie prostego modelu prętowego, który mógłby zastąpić skomplikowany powłokowy model MES. Modelowanie rozpoczęto od prostej belki wolnopodpartej traktowanej jako pręt pryzmatyczny z ciągłym rozkładem masy, dla którego częstotliwości obliczono wprost ze wzorów zamkniętych. Zastosowano podejście Eulera, a następnie uwzględniono wpływy odkształceń postaciowych i bezwładności obrotowej. W kolejnych krokach posługując się programem ADINA uwzględniano kolejne cechy i koncepcje dotyczące belki. Wyniki dla poszczególnych modeli zestawiono w postaci częstotliwości i porównano z tymi otrzymanymi dla powłokowego modelu MES.

Słowa kluczowe

EN

modal analysis; FEM modelling; composite beam; FRP

PL

analiza modalna; modelowanie MES; belka kompozytowa; FRP

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 62, nr 4
• Strony: 281--293
• Opis fizyczny: Bibliogr. 3 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Markiewicz B.

• Rzeszow University of Technology

autor

Ziemiański L.

• Rzeszow University of Technology

Bibliografia

• [1] Poneta, P., Kulpa, M., Siwowski T., Material and performance research on the FRP composite bridge girder, Academic Journals and Conferences of Lwow Polytechnic National University, 38, pp. 235-242.
• [2] Piechnik S.: Strength of materials in Civil Engineering, Warsaw-Cracow 1978 (in Polish).
• [3] Lewandowski R. Dynamics of civil engineering structures. Poznan University of Technology Publishing House, Poznan 2006 (in Polish)