Schválené projekty 2018

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2018

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 55 008 271 Kč

Z toho 2.5% - 1 375 200 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakulta přidělená částka v Kč
FBI  1 169 170
EKF  3 711 750
FAST  2 600 000
FS  8 523 694
FEI 14 727 528
HGF  6 164 359
FMT  7 136 570
VC  9 600 000
CELKEM 53 633 071

KódSP2018/131
Název projektuStanovení rázového zatížení a jeho účinku na komponenty jeřábové dráhy
ŘešitelMiller Ondřej Ing.
Školitel projektudoc. Ing. Vít Křivý, Ph.D.<br />
Období řešení projektu01.01.2018 - 31.12.2018
Předmět výzkumuRozbor stavu problematiky v ČR a ve světě

Při navrhování stavebních konstrukcí je uvažováno, že během své uživatelské životnosti bude konstrukce odolávat statickým a dynamickým účinkům zatížení. V praxi se rovněž vyskytují stavební konstrukce, které jsou vystaveny rázovým účinkům zatížení během jejich užívání. To je například náraz vozidla do sloupu [1] nebo náraz mostového jeřábu do nárazníku jeřábové dráhy. Takovéto situace, při kterých lze předpokládat rázové zatížení na konstrukci, je možné zohlednit v návrhu pomocí dynamických součinitelů. Nicméně se vyskytují také situace, které nelze na konstrukci predikovat, jako je například změna statického chování jednotlivých prvků konstrukce během jejího užívání, což může vést ke změně statického zatížení na rázové zatížení. Právě jedna z těchto situací je předmětem výzkumu. Jedná se o jeřábovou dráhu, která je tvořena spojitými nosníky o dvou polích uloženými na konzolách sloupů. Nosníky jsou na konzoly uloženy s využitím rektifikačních plechových vložek tvaru „E“ a připojeny šroubovým spojem. Během užívání na jeřábovou dráhu působí dynamické účinky od průjezdu mostového jeřábu, které jsou zohledněny ve statickém návrhu jeřábové dráhy dynamickými součiniteli. Cyklické dynamické účinky způsobí pokles sil ve šroubech (povolení matic šroubů) nebo přemístění plechových vložek mimo spoj a tím vzniká svislá mezera „vůle“ mezi nosníkem jeřábové dráhy a konzoly sloupu. Na konzolách, které tvoří prostřední podpory nosníků, se tento jev projeví jako pokles „popuštění“ podpor a lze předpokládat, že se nosník elasticky deformuje pod statickým zatížením od průjezdu kola jeřábu. V případě, že jev nastane na krajních konzolách, kde se nosníky a kolejnice stykují, dochází při průjezdu kola jeřábu ke změně statického zatížení na rázové zatížení. Takto zatížená konstrukce nemusí vést ke kolapsu, ale může výrazně zkrátit její životnost nebo nepříznivě ovlivnit její užívání. Proto je výzkum zaměřen na vytvoření numerického modelu detailu výše zmíněné jeřábové dráhy, na kterém bude zkoumáno chování konstrukce pod cyklickým rázovým zatížením charakterizující průjezd kola jeřábu. Numerický model bude vytvořen v programu
ANSYS LS-DYNA a nastaven tak, aby se blížil svým chováním reálné konstrukci. K nastavení numerického modelu v programu jsou použity poznatky ze zahraniční literatury zabývající se problematikou modelování rázového zatížení [2,3,4]. Pomocí analytického řešení [5,6] se provede ověření výstupních dat z programu ANSYS LS-DYNA.

[1] Al-Thairy, H. & Wang, Y.C. 2013, "A simplified analytical method for predicting the critical velocity of transverse rigid body impact on steel columns", International Journal of Impact Engineering, vol. 58, pp. 39-54.

[2] Ma, Y., Mashal, A.A. & Markine, V.L. 2018, "Modelling and experimental validation of dynamic impact in 1:9 railway crossing panel", Tribology International, vol. 118, pp. 208-226.

[3] Stoddart, E.P., Byfield, M.P., Davison, J.B. & Tyas, A. 2013, "Strain rate dependent component based connection modelling for use in non-linear dynamic progressive collapse analysis", Engineering Structures, vol. 55, pp. 35-43.

[4] Huo, J., Zhang, J., Liu, Y. & Fu, F. 2017, "Dynamic Behaviour and Catenary Action of Axially-restrained Steel Beam Under Impact Loading", Structures, vol. 11, pp. 84-96.

[5] Brepta, R., "Rázy a vlny v pevných elastických tělesech", Vydavatelství ČVUT, Praha 1977.

[6] Goldsmith, W., "Impact", Arnold Ltd., London, 1960.

Přehled použitých metod:

Explicitní analýza v programu ANSYS LS-DYNA

Analytické metody – Hertzova teorie rázu, vlnová teorie rázu a šíření napětí v dokonale pružných deskách

Zapojení členů týmu:

Ing. Ondřej Miller - odpovědný řešitel – Tvorba numerického modelu a jeho nastavení v ANSYS LS-DYNA, vyhodnocení výstupních dat, publikační činnost, řešená problematika přímo zapadá do tématu disertační práce "Modelování ocelových konstrukcí vystavených rázovému zatížení".

Ing. Pavel Dobeš – Pomoct při vyhodnovocání výstupních dat z analýz numerických modelů.

doc. Ing. Vít Křivý, Ph.D. - školitel a vedoucí projektu

Zdůvodnění požadavků v položkách - charakter výdajů:

Stipendia dle zákona č. 111/1998 sb., §91, odst. 2 písm. b),c),e):
Ing. Miller 48 000,-
Ing. Dobeš 2 000,-
Materiálové náklady: Kancelářské potřeby 2000,-

Služby:
Publikační náklady (1xJsc – Jurnal Teknologi) 11 000,-
Členové řešitelského týmuIng. Pavel Dobeš
doc. Ing. Vít Křivý, Ph.D.
Ing. Ondřej Miller
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Výzkum bude v první části zaměřen na vytvoření numerického modelu vybraného konstrukčního detailu jeřábové dráhy v programu ANSYS LS-DYNA. Dále bude tento model postupně odlaďován tak, že na jednotlivých komponentách budou ověřeny účinky rázového zatížení základními analytickými metodami. Po odladění numerického modelu bude provedena explicitní analýza, jejímž výsledkem bude zjištění rázové síly a její účinek na daný detail jeřábové dráhy. V rámci výzkumu budou zpracována experimentálně naměřená data halové konstrukce v Třinci a porovnána se výstupními daty z explicitní analýzy numerického modelu.
Realizovaný výzkum detailu jeřábové dráhy zapadá do dlouhodobého cíle navrhovatele, kterým je numerické ověřování konstrukcí vystavených rázovému zatížení a u kterých nelze využít tradiční analytické modely dynamického rázu.
Soupis úkonů spojených s výzkumnou činností:

- výzkumná činnost zahrnuje vytvoření numerického modelu v programu ANSYS LS-DYNA

- odladění numerického modelu podle analytických metod a poznatků z literatury

- provedení explicitní analýzy, ze které bude zjištěna rázová síla a její účinek na daný detail jeřábové dráhy

- výsledky z explicitní analýzy budou zakomponovány do disertační práce "Modelování ocelových konstrukcí vystavených rázovému zatížení" Ing. Ondřeje Millera

- numerická příprava experimentálního modelu pro ověření naměřených dat na hale v Třinci

Očekávané výstupy projektu:

- podání článku do typu Jsc – Jurnal Teknologi
- podklady pro disertační práci

Harmonogram:

Leden – březen – vytvoření numerického modelu v programu ANSYS LS-DYNA
Březen – červen – odladění numerického modelu
Červen – září – provedení explicitní analýzy, ze které bude zjištěna rázová síla a její účinek na daný detail jeřábové dráhy
Září – prosinec – kompletní zpracování a publikační činnost

Rozpočet projektu - uznané náklady

NávrhSkutečnost
1. Osobní náklady
Z toho
0,-0,-
1.1. Mzdy (včetně pohyblivých složek)0,-0,-
1.2. Odvody pojistného na veřejné zdravotně pojištění a pojistného na sociální zabezpečení a příspěvku na státní politiku zaměstnanosti0,-0,-
2. Stipendia50000,-50000,-
3. Materiálové náklady2000,-0,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek0,-8718,-
5. Služby11000,-4282,-
6. Cestovní náhrady0,-0,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory7000,-7000,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady70000,-
Uznané náklady70000,-
Celkem běžné finanční prostředky70000,-70000,-