Numerical and experimental dynamic analysis of aluminium bridge deck panel

• Autorzy: Łakota W. , Siwowski T.

Warianty tytułu

PL

Numeryczna i eksperymentalna analiza własności dynamicznych panelu pomostu aluminiowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The contemporary progress of material engineering, which has led to development of new generation aluminium alloys with excellent strength and durability, has let to wider utilization of this material in civil and transportation engineering. The Department of Bridges at Rzeszów University of Technology has undertaken the research program to develop and implement an aluminium bridge deck system. The specific objective of this paper is to describe and demonstrate a computational and experimental procedure to characterize the dynamic behavior of multi-voided, aluminium bridge deck panel and for predicting the performance of the panel under dynamic load. The results of dynamic laboratory tests confirmed, that applied procedure modal analysis - let to determine, with required accuracy, the resonance frequencies and mode shapes of the panel. Besides numerical evaluation demonstrated that the natural frequencies of vibration and mode shapes of aluminium bridge deck panel could be accurately predicted with a commercial, general purpose, finite element code.

PL

Współczesny postęp inżynierii materiałowej, który doprowadził do powstania nowej generacji stopów aluminium o doskonałej wytrzymałości i trwałości, pozwala na coraz szersze zastosowanie tego materiału w inżynierii lądowej i komunikacyjnej. Katedra Mostów Politechniki Rzeszowskiej prowadzi program badawczy, mający na celu opracowanie i wdrożenie systemu pomostów aluminiowych, stosowanych do modernizacji istniejących mostów. Przedmiotem niniejszej pracy jest opis procedury obliczeniowej i badawczej, zastosowanych do wyznaczenia charakterystyki dynamicznej panelu pomostu aluminiowego oraz do prognozowania jego zachowań pod wpływem obciążeń dynamicznych. Wyniki laboratoryjnych badań dynamicznych potwierdziły, że zastosowana procedura - analiza modalna - pozwala na wyznaczenie, z pożądaną dokładnością, zarówno części rezonansowych jak również postaci drgań własnych panelu aluminiowego. Ponadto analiza numeryczna wykazała, że częstości i postaci drgań własnych panelu mogą być również z zadowalającą dokładnością prognozowane przy użyciu modelu numerycznego MES.

Słowa kluczowe

EN

vibration modal analysis; resonanse frequency; mode shape; FEM simulation; aluminium lightweight; bridge deck

PL

własności dynamiczne; panel pomostu; pomost aluminiowy; analiza modalna; część rezonansowa; drganie własne; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 51, nr 4
• Strony: 587--607
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., il.

Twórcy

autor

Łakota W.

• University of Technology, Rzeszów, Poland

autor

Siwowski T.

• University of Technology, Rzeszów, Poland

Bibliografia

• 1. A. JAROMINIAK, Perspektywy stosowania aluminium w budownictwie mostowym, Inżynieria i Budownictwo, 9, 2001.
• 2. H. HAWK, Bridge life-cycle cost analysis, National Cooperative Highway Research Program. Report 483. Transportation Research Board, Washington D.D. 2003.
• 3. M. A. EHLEN, Life-cycle costs of new construction materials, Journal of Infrastructure Systems ASCE, 3, 4, 1997.
• 4. T. SIWOWSKI, Wykorzystanie pomostów aluminiowych do modernizacji mostów, Inżynieria i Budownictwo, 3-4,2002.
• 5. T. SIWOWSKI, Static and stress analysis of aluminium bridge deck, Proceedings of Vll International Scientific Conference on Current Issues of Civil and Environmental Engineering, Kosice, Slovakia, May 2002.
• 6. ASE. General Static Analysis of Finite Element Structures, Version 10.47. SOFiSTiK AG, Oberschleissheim 2000.
• 7. T. J. R. HUGHES, T. E. TEZDUYAR, Finite elements based upon Mindlin Plate Theory with particular reference to the four-node bilinear isoparametric element, Journal of Applied Mechanics, 48, 3, 1981.
• 8. F. M. MAZZOLANI, Aluminium alloy structures, Second edition. E&FN Spon, London, 1995.
• 9. ENV 1999-1-1:1998. Eurocode 9. Design of aluminium structures. Part 1-1: General rules - General rules and rules for buildings.
• 10. J. M. DOBMEIER, F. W. BARTON, J. P. GOMEZ, P. J. MASSARELLI, W. T. MCKEEL Jr., Analytical and experimental evaluation of an aluminum bridge deck panel. Part I: Service Load Performance, Virginia Transportation Research Council. Report No. VTRC 99-R22. July 1999.
• 11. A. D. MATTEO, P. J. MASSARELLI, J. P. GOMEZ, J. COOPER, Preliminary evaluation of an aluminium bridge deck design for highway bridges, Proceedings of the 7th Conference on Structural Faults and Repair, Edinburgh 1997.
• 12. D. J. EWINS, Modal testing. Theory and practice, John Wiley & Sons, Inc., London 1986.
• 13. J. S. BENDAT, A. G. PIERSOL, Signal analysis and measurement procedures, John Willey & Sons, Inc., New York 1977.
• 14. C. LIU, F. TASKER, Sensor placement for time - domain modal parameter estimation, Journal of Guidance Control and Dynamics, 19, 6, 1996.
• 15. R. ROYLES, K. M. EL-DEEB, Correlation between experimental and theoretical modal properties of a echinodome, The International Journal of Analytical and Experimental Modal Analysis, 10, 1, 1995.