Az elmozduláskorlátozott végeselemmódszer fejlesztése és alkalmazása

Erre a témakiírásra nem lehet jelentkezni.

Nyilvántartási szám:

18/01

Témavezető neve:

Dr. Ádány Sándor

Témavezető e-mail címe:

adany.sandor@emk.bme.hu

A témavezető teljes publikációs listája az MTMT-ben:

MTMT

A téma rövid leírása, a kidolgozandó feladat részletezése:

A vékonyfalú szerkezeti elemek viselkedése meglehetősen összetett. A komplex problémák egy klasszikus mérnöki megközelítése, hogy a viselkedést egyszerűbb viselkedési formák szuperpozíciójaként értelmezzük. Vékonyfalú elemek esetén ezen megközelítés szerint szokás globális (G), torzulásos (D), lokális (L), nyírási (S) és keresztirányú (T) viselkedéseket megkülönböztetni. Egy általános elmozdulás-alakváltozás mező tehát értelmezhető, mint a G, D, L, stb. alterekbe tartozó elmozdulások kombinációja. Gyakran az is hasznos, ha egy problémát egy adott altérre (vagy néhány altér uniójára) szűkítve oldunk meg, pl. ha a lineáris stabilitásvizsgálatot a G térben végezzük el, akkor ez közvetlenül vezet síkbeli kihajlásra, vagy térbeli elcsavarodó kihajlásra vagy kifordulásra. Vagy ha a lineáris stabilitásvizsgálatot az L térben végezzük el, akkor közvetlenül (más stabilitásvesztési formáktól szeparáltan) vizsgálható a lemezhorpadás, nyírási horpadás, vagy beroppanás.

A közelmúltban került kidolgozásra a cFEM (elmozduláskorlátozott végeselem módszer), amely héjvégeselemes eljárás, de képes a különféle elmozdulási-alakváltozási módok elkülönítésére, azaz modális dekompompozícióra. Ez azt jelenti, hogy a cFEM képes különféle problémák megoldására (pl. lineáris statikus vizsgálat, lineáris stabilitásvizsgálat, geometriailag nemlineáris vizsgálat, stb.) az elmozdulás-alakváltozás mező bármely alterében, valamint képes a vékonyfalú szerkezeti elem tetszőleges elmozdulásának identifikációjára, (mely elmozdulás pl. lehet egy stabilitásvizsgálat eredménye,) azaz a módszer objektíven képes meghatározni, hogy az adott elmozdulás mely elmozdulási komponensek szuperpozíciója. A cFEM alkalmazható tetszőleges vékonyfalú szerkezeti elemre, mely modellezhető téglalap alakú héj végeselemekkel (tehát a terhelések és megtámasztások gyakorlatilag tetszőlegesek lehetnek, az elem tartalmazhat lyukakat, stb.).

A javasolt kutatás célja kettős. Az egyik célkitűzés magának a cFEM eljárásnak a fejlesztése, például kiterjesztése olyan szerkezetekre, melyek vékonyfalű elemekből épülnek fel (pl., hidegen alakított acél profilokból álló összetett szerkezeti elemek, hidegen alakított acél elemekből álló rácsos szerkezetek, keretek, stb.). Szintén célszerű lehet a módszer végeselem-választákát bővíteni, és/vagy a végeselemeket általánosítani (pl. anyagi nemlinearitás figyelembe vétele). A kutatás másik alapvető célkitűzése a cFEM eljárás alkalmazása gyakorlati problémákra, például hatékonyabb méretezési eljárások kifejlesztésre olyan problémákra, mint hidegen alakított acél szelemenek vagy hidegen alakított elemekből épített szerkezetek méretezése.

A doktorandusz jelölttel szemben elvárás, hogy járatos legyen a végeselemes módszerben, beleértve a fejlett, nemlineáris VEM analízist (pl. Ansys használatával). Szintén elengedhetetlen a programozási képesség, pl. szükséges a MatLab (minimum elemi szintű) programozása.

A téma meghatározó irodalma:

1. Ádány S.: Shell element for constrained finite element analysis of thin-walled structural members, Thin-Walled Structures 105: 135-146, 2016.

2. Visy D, Ádány S: Local Elastic and Geometric Stiffness Matrices for the Shell Element Applied in cFEM, Periodica Polytechnica ser. Civil Engineering, 61(3), pp. 569-580, 2017.

3. Ádány S: Constrained shell Finite Element Method for thin-walled members, Part 1: constraints for a single band of finite elements, Thin-Walled Structures, 2017.

4. Ádány S, Visy D, Nagy R: Constrained shell Finite Element Method, Part 2: application to linear buckling analysis of thin-walled members, Thin-Walled Structures, 2017.

5. Ádány S.: Constrained shell Finite Element Method for thin-walled members with holes, Thin-Walled Structures, vol 121, pp. 41-56. (2017)

A téma hazai és nemzetközi folyóiratai:

1. Thin-Walled Structures

2. Journal of Constructional Steel Research

3. Computers and Structures

4. Journal of the Structural Engineering

5. Journal of Solids and Structures

6. Engineering Structures

7. Periodica Polytechnica ser. Civil Engineering

A témavezető utóbbi tíz évben megjelent 5 legfontosabb publikációja:

1. Ádány, S., Schafer, B.W.: “A full modal decomposition of thin-walled,

single-branched open cross-section members via the constrained finite strip

method”, Journal of Constructional Steel Research, 64 (1), pp. 12-29, 2008.

2. Beregszászi Z., Ádány S.: „Application of the constrained finite strip method for the buckling design of cold-formed steel members via the direct strength method” Computers and Structures, 89 (2011), pp. 2020-2027.

3. Ádány S., Visy D.: “Global Buckling of Thin-Walled Columns: Numerical Studies”, Thin-Walled Structures (2012), Vol 54, pp 82-93.

4. Zhanjie Li, Jean C. Batista Abreu, Jiazhen Leng, Sándor Ádány, Benjamin W. Schafer: “Review: Constrained Finite Strip Method Developments and Applications in Cold-formed Steel Design”, Thin-Walled Structures (2013), Vol 81, pp 2-18.

5. Ádány S: Constrained shell Finite Element Method for thin-walled members, Part 1: constraints for a single band of finite elements, Thin-Walled Structures, 2017. (available on-line)

A témavezető fenti folyóiratokban megjelent 5 közleménye:

1. Ádány S: Constrained shell Finite Element Method for thin-walled members, Part 1: constraints for a single band of finite elements, Thin-Walled Structures, 2017. (available on-line)

2. Adany S, Schafer B W, A full modal decomposition of thin-walled, single-branched open cross-section members via the constrained finite strip method,

JOURNAL OF CONSTRUCTIONAL STEEL RESEARCH 64:(1) pp. 12-29. (2008)

3. Ádány S, Kachichian M, Kövesdi B, Dunai L, Experimental Studies on Deep Trapezoidal Sheeting with Perforated Webs, JOURNAL OF THE STRUCTURAL ENGINEERING 139:(5) pp. 729-739. (2013)

4. Beregszászi Z, Ádány S, Application of the constrained finite strip method for the buckling design of cold-formed steel members via the direct strength method,

COMPUTERS & STRUCTURES 89:(21-22) pp. 2020-2027. (2011)

5. Visy D, Ádány S, Local Elastic and Geometric Stiffness Matrices for the Shell Element Applied in cFEM, Periodica Polytechnica ser. Civil Engineering, 61(3), pp. 569-580, 2017.

Hallgató:

Hoang Trung