Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Nonlinear double-beam system dynamics

Koziol Piotr, Pilecki Rafał

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 2

337--353

EN

Double-beam model is considered in many investigations both theoretical and typically engineering ones. One can find different studies concerning analysis of such structures behaviour, especially in the cases where the system is subjected to dynamic excitations. This kind of model is successfully considered as a reliable representation of railway track. Inclusion of nonlinear physical and geometrical properties of rail track components has been justified by various computational studies and theoretical analyses. In order to properly describe behaviour of real structures their nonlinear properties cannot be omitted. Therefore a necessity to search appropriate analytical nonlinear models is recognized and highlighted in published literature. This paper presents essential extension of previously carried out double-beam system analysis. Two nonlinear factors are taken into account and parametrical analysis of the semi-analytical solution is undertaken with special emphasis on different range of parameters describing nonlinear stiffness of foundation and layer between beams. This study is extended by preliminary discussion regarding the dynamic effects produced by a series of loads moving along the upper beam. A new solution for the case of several forces acting on the upper beam with different frequencies of their variations in time is presented and briefly discussed.

PL

Model belki podwójnej jest często wykorzystywany w budowie układów wielowarstwowych opisujących zjawiska związane z ruchomymi obciążeniami. Nieliniowe i stochastyczne właściwości tych układów wpływają znacząco na ich dynamiczne zachowania, co zostało potwierdzone zarówno eksperymentalnie, jak i w wyniku badań teoretycznych. Dlatego wskazana jest szczegółowa analiza czułości rozważanych modeli na różne parametry, przed ich zastosowaniem do badania rzeczywistych konstrukcji. W artykule rozważany jest problem odpowiedzi układu belki podwójnej na system sił poruszających się wzdłuż górnej belki ze stałą prędkością i różnymi częstotliwościami, przy założeniu różnych wartości parametrów opisujących nieliniową sztywność dwóch warstw: podłoża i warstwy łączącej belki. Otrzymane semi-analityczne rozwiązanie dla opisanego przypadku jest znaczącym rozszerzeniem poprzednio opublikowanych rezultatów. Założenie dotyczące występowania dwóch nieliniowości prowadzi do konieczności zastosowania szeregu analitycznych aproksymacji, włączając dekompozycję Adomiana i falkową estymację szukanego rozwiązania. Te nakładające się przybliżenia czynią całą procedurę bardziej skomplikowaną i dlatego kontrolowanie zbieżności rozwiązań jest trudniejsze niż w przypadku poprzednio rozważanych uproszczonych modeli. Analiza parametryczna, wykonana dla szerokiego zakresu różnych parametrów, pokazuje, że nieliniowość warstwy pomiędzy belkami wpływa bardziej znacząco na zachowanie układu, w porównaniu do podobnego założenia dotyczącego podłoża. Analiza przedstawiona w artykule może być traktowana jako kolejny etap określenia zakresu stosowalności modelu i zbadania możliwości jego zastosowania w inżynierii kolejowej, w odniesieniu do dwuwarstwowego modelu toru kolejowego, opartego na układzie belki podwójnej, w którym pierwsza warstwa opisuje szyny, a druga modeluje warstwę podkładów. Takie podejście do modelowania drogi szynowej zostało już wcześniej poddane walidacji razem z hybrydową semi-analityczną metodą rozwiązania opartą o aproksymacje wykorzystujące filtry falkowe typu „coiflet”. Rozszerzenie tego modelu o wprowadzenie dodatkowej nieliniowości, stanowi ważny element badań w zakresie analizy dynamiki dróg szynowych.

2

Semi-analytical modelling of multilayer continuous systems nonlinear dynamics

Koziol P., Pilecki R.

Archives of Civil Engineering

|

2020

|

Vol. 66, nr 2

165--178

EN

Problems concerning structures dynamics are being one of most important subjects in recent investigations associated with railways constructions. The need of modelling of such structures and their behaviour prediction leads to necessity of seeking new approaches, mainly due to highly increasing speeds of vehicles and traffic intensity. Comparative studies carried out on experimental data, measurements and theoretical research show that models based on multi-layered approach supported by semi-analytical approximations of solutions can give new insight into undertaken analyses. More detailed consideration of roads components and their physical properties, along with application of effective estimations allowing to avoid numerical instabilities linked with extremal dynamic variations, can be important tools in obtaining new solutions both, theoretical and engineering. This paper briefly presents a number of multilayer railway track models, with special emphasis on nonlinear track properties. Existing analytical and semi-analytical solution methods are presented with main advantages of new approaches. The theoretical double-beam system with two nonlinear layers is solved and computational examples are presented along with possibility of their transition to other multilayer structures analysis.

PL

Problemy dynamiki konstrukcji stanowią jeden z najbardziej istotnych działów współczesnych badań związanych z konstrukcjami kolejowymi. Potrzeba modelowania takich konstrukcji oraz przewidywania ich dynamicznych oddziaływań prowadzi do konieczności poszukiwania nowych rozwiązań, głównie z powodu rosnących prędkości pojazdów i intensywności ruchu. Studia porównawcze prowadzone zarówno w ramach prac eksperymentalnych, pomiarowych, jak i teoretycznych rozważań pokazują, że modele wielowarstwowe w połączeniu z metodami semianalitycznymi mogą dać nowe spojrzenie na wyniki dotychczasowych analiz. Dokładniejsza analiza elementów drogi oraz ich fizycznych właściwości, razem z zastosowaniem efektywnych estymacji i aproksymacji pozwalających uniknąć numerycznych niestabilności spowodowanych ekstremalnymi dynamicznymi zmianami układów, mogą być ważnymi narzędziami służącymi otrzymaniu nowych rozwiązań, zarówno teoretycznych jak i inżynierskich. Artykuł ten prezentuje w skrócony sposób wybrane modele wielowarstwowe drogi kolejowej, ze szczególnym uwzględnieniem jej nieliniowych właściwości. Zostały omówione istniejące rozwiązania analityczne i semi-analityczne, ze wróceniem uwagi na korzyści płynące z ich zastosowania. Teoretyczny model belki podwójnej został rozwiązany. Pokazano przykłady obliczeniowe wraz z omówieniem możliwości ich adaptacji do analizy innych struktur wielowarstwowych. Dotychczas opublikowane prace zawierają interesujące wyniki semi-analityczne związane z założeniem nieliniowej sztywności elementów konstrukcji typu belka-podłoże. Modele jednowarstwowy i dwuwarstwowy zostały szczegółowo przeanalizowane przy założeniu nieliniowej sztywności podłoża, przy użyciu semi-analitycznej metody opartej na aproksymacjach falkowych połączonych z dekompozycją Adomiana. Modele te zostały również poddane walidacji poprzez porównanie wyników z pomiarami wykonanymi na rzeczywistym torze kolejowym, pokazujące wysoką zgodność rezultatów w zakresie drgań pionowych drogi kolejowej dla różnych zbiorów parametrów i prędkości pojazdów.

3

Wave propagation characteristics in functionally graded double-beams

Karacam F., Aydogdu M.

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2017

|

Vol. 11, no 3

143--149

EN

The wave propagation characteristics of functionally graded (FG) double-beams are investigated by use of Euler-Bernoulli beam theory. Two beams are connected by a Winkler foundation. The wave propagation characteristics like frequency, phase and group velocities are obtained for different wave numbers and material properties. Four frequencies are obtained for functionally graded double-beam system. It is obtained that flexural and axial waves are coupled for FG double-beams.