- Tytuł:
-
Effect of icing as a non-structural mass on the variation of natural frequency of a lightweight lattice structure
Wpływ oblodzenia jako masy niekonstrukcyjnej na zmianę częstotliwości drgań własnych lekkiej konstrukcji typu kratownicowego - Autorzy:
-
Kowalski, Wiesław
Richter, Mateusz
Tokarczyk, Katarzyna - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/27322549.pdf
- Data publikacji:
- 2023
- Wydawca:
- Polska Akademia Nauk. Czasopisma i Monografie PAN
- Opis:
-
This paper analyzes the effect of additional masses for lattice structures on the nature of changes in the natural frequencies of the structure. An attempt to mathematically describe this nature and the scale of the effect with a known thickness of the icing layer was also made. The discussion concerns a structure with a sacred purpose - the Gate of the Third Millennium, located in the Lednickie Fields, in the Kiszkowo Municipality, Gniezno Poviat. The icing of structural bars (frost, rime) is treated as a source of additional masses, although the origin of non-structural mass is of secondary importance for the analysis in question. The analysis was carried out by Finite Element Method (FEM) modeling of the structure, assuming a single-parameter variation of its mass (that is, the additional mass of all elements of the test object varies proportionally to a single parameter, which is the outer surface of the element on which the ice layer is deposited). By solving the vibration eigenproblem for successive models, representing different intensities of icing of the object, the values of successive frequencies and descriptions of the corresponding eigenmodes were determined. The results obtained allow us to formulate a postulate that the possibility of a change in the mass of the analyzed object resulting from icing or other causes should be taken into account in strength analyses, wherein the dynamic properties of the structure play an important role, such as in assessing the susceptibility of the structure to dynamic loads.
W pracy dokonano analizy wpływu dodatkowych mas dla konstrukcji typu kratownicowego na charakter zmian częstotliwości drgań własnych tej konstrukcji. Przeprowadzono też próbę matematycznego opisu tego charakteru oraz skali wpływu przy znanej grubości warstwy oblodzenia. Rozważania dotyczą budowli o przeznaczeniu sakralnym - Bramy Trzeciego Tysiąclecia, zlokalizowanej na Polach Lednickich w gminie Kiszkowo w powiecie gnieźnieńskim. Jako źródło dodatkowych mas traktowane jest oblodzenie prętów konstrukcyjnych (szron, szadź), jakkolwiek pochodzenie masy niekonstrukcyjnej ma dla przedmiotowej analizy znaczenie drugorzędne. Analizy dokonano w drodze modelowania Metodą Elementów Skończonych (MES) konstrukcji, przyjmując założenie o jednoparametrycznej zmienności jej masy (to znaczy, że dodatkowa masa wszystkich elementów badanego obiektu zmienia się proporcjonalnie do jednego parametru, którym jest powierzchnia zewnętrzna elementu, na której odkłada się warstwa lodu). Rozwiązując zagadnienie własne drgań dla kolejnych modeli, reprezentujących różne intensywności oblodzenia obiektu, wyznaczono wartości kolejnych częstotliwości i opisy odpowiadających im postaci drgań własnych. I tak, przyrost grubości warstwy lodu na powierzchniach, od 0 do 1 cm spowodował redukcję wszystkich wyznaczonych (dziesięciu podstawowych) częstotliwości drgań własnych o co najmniej 11%. Grubość oblodzenia 2 cm wpływa na redukcję częstotliwości, jak wyżej, o ok. 22% zaś 4 cm warstwa oblodzenia oznacza redukcję przedmiotowych częstotliwości powyżej 39%. Są to istotne wartości, z punktu widzenia zastosowań technicznych. Uzyskane wyniki pozwalają na sformułowanie postulatu, aby w analizach wytrzymałościowych, w których istotną rolę odgrywają właściwości dynamiczne konstrukcji, np. w ocenie podatności konstrukcji na obciążenia dynamiczne, uwzględniana była możliwość zmiany masy analizowanego obiektu wynikająca z oblodzenia lub z innych przyczyn. - Źródło:
-
Archives of Civil Engineering; 2023, 69, 4; 37--53
1230-2945 - Pojawia się w:
- Archives of Civil Engineering
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł