Merni mehatronički sistem za nadzor ugiba grednih struktura praćenjem dilatacija u osnovnom materijalu

Abstract

Ponašanje struktura pod delovanjem različitih vrsta opterećenja određene su njenim deformacionim karakteristikama, globalnim deformacionim karakteristikama - pomeranjima i rotacijama i lokalnim deformacionim karakteristikama - dilatacijama u osnovnom materijalu strukture. Poznavanjem globalnih i lokalnih deformacionih karakteristika strukture u toku njene eksploatacije ostvarujemo mogućnost da pratimo ponašanje strukture u celini ili nekog njenog segmenta, kao i da u slučaju pojave oštećenja, koja mogu nastati na osnovu različitih uzroka, pravovremeno delujemo i sprečimo nastajanje havarijskih događaja koji kao posledicu mogu imati kako ekonomske, tako i posledice sa ljudskim žrtvama. Istraživanje u okviru ove disertacije obuhvata razvoj mernog mehatroničkog sistema za nadzor ugiba grednih struktura praćenjem dilatacija u osnovnom materijalu. Za utvrđivanje globalne deformacijske veličine vertikalnog pomeranja - ugiba, na osnovu izmerenih lokalnih deformacionih veličina, tj. posredno utvrđivanje ugiba strukture na njenoj ukupnoj dužini, na osnovu poznatih vrednosti dilatacija u osnovnom materijalu strukture, usled delujućeg opterećenja, razvijen je numerički postupak proračuna koji na osnovu izmerenih vrednosti dilatacija u specifičnim tačkama na strukturi izračunava vrednosti ugiba strukture, na celokupnom rasponu. Vrednosti dobijenih ugiba primenom ovog postupka upoređene su sa vrednostima dobijenih putem direktnog merenja ugiba na eksperimentalnim modelima i na realnoj strukturi.

Istraživanje je obuhvatalo tri faze: 1. Eksperimentalno ispitivanje na modelu čeličnog I nosača statičkog sistema proste grede, direktno merenje ugiba usled nekoliko nivoa delujućeg opterećenja, posredno izračunavanje ugiba primenom razvijenog numeričkog postupka proračuna na osnovu izmerenih vrednosti dilatacija u osnovnom materijalu i upoređenje vrednosti dobijenih na osnovu navedena dva postupka. 2. Eksperimentalno ispitivanje na strukturi nosača kranske staze pod delujućim opterećenjem (realna struktura u eksploataciji), direktno merenje ugiba usled delujućeg opterećenja, posredno izračunavanje ugiba primenom razvijenog numeričkog postupka proračuna na osnovu izmerenih vrednosti dilatacija u osnovnom materijalu i upoređenje vrednosti dobijenih na osnovu navedena dva postupka. 3. Razvoj i provera rada mernog mehatroničkog sistema za nadzor ugiba grednih struktura praćenjem dilatacija u osnovnom materijalu, u koji je implementiran razvijeni numerički postupak proračuna, na eksperimentalnom modelu statičkog sistema proste grede, direktno merenje pomeranja usled nekoliko nivoa delujućeg opterećenja i upoređenje vrednosti dobijenih na osnovu navedena dva postupka. Kod prve dve faze istraživanja, kao i kod razvijenog mehatroničkog sistema u koji je implementiran predloženi numerički postupak proračuna, nisu zabeležene relativne razlike veće od 6 %, između direktno merenih i posredno određenih vrednosti ugiba.