Modelování únosnosti ocelových lan

Abstract

Diplomová práca sa zaoberá modelovaním únosnosti oceľových lán. Hlavným cieľom práce je rádové zníženie výpočtového času s využitím nosníkových elementov. Práca je rozdelená do niekoľkých sekcií – geometrický model, výpočtový model, jednopramenné lano, viacpramenné lano a záver so zhrnutými výsledkami. V úvode a rešerši danej problematiky je definované teoretické pozadie oceľových lán. V hlavnej časti práce sú riešené dve konštrukcie oceľových lán, a to jednopramenné lano 1x37 a viacpramenné lano 6x7-WSC. Obe laná sú modelované a počítané v programe Ansys Workbench, ktorý využíva metódu konečných prvkov. Na cielené zjednodušenie výpočtu sú využité nosníkové elementy konečnoprvkovej siete namiesto priestorových. Na jednopramennom lane je uskutočnené odladenie a návrh výpočtového modelu s pomocou dostupných dát z experimentálnych skúšok. V ďalšej časti je navrhnutý výpočtový model aplikovaný na zložitejšie viacpramenné lano. Výstupom modelovania sú priebehy odozvy každého lana na jeho predĺženie a zhodnotenia plastických deformácií v lanách pri zvolených hladinách zaťaženia.

The master thesis deals with load - bearing capacity modelling of wire ropes. The main goal of thesis is an order reduction of the computational time using beam elements. The master thesis is divided into several sections - geometric model, computational model, single-strand rope, multi-strand rope and a conclusion with summarized results. The introduction and research of the issue defines the theoretical background of steel ropes. The main part of thesis deals with two construction types of steel ropes, a single-strand rope 1x37 and a multi-strand rope 6x7-WSC. Both ropes are modelled and calculated in the finite element software Ansys Workbench. To purposefully simplify the calculation, the beam elements of the finite element mesh are used instead of 3D ones. The debugging and setting of the computational model is performed on a single-strand rope with the help of available data from experimental tests. This setting of the computational model is applied to a more difficult multi-strand rope. The output of modelling is the response of each rope to its elongation and evaluation of plastic deformations in the ropes at selected load levels.