Απόκριση σύνθετων μοντέλων μηχανικών και εμβιοδυναμικών μοντέλων με πολυ-επίπεδη μείωση διαστάσεων
Creators: name: Παπαλουκόπουλος, Χρήστος Κ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2005
Subjects: ιδιοπρόβλημα/ιδιοσυχνότητες/ιδιοδιανύσματα
Γραμμικά αλγεβρικά συστήματα
Εμβιοδυναμικά μοντέλα ανθρώπου
Eigenproblem/eigenvalues/eigenvectors
Linear systems
Biodynamic models

description: Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής αναπτύχθηκε και εφαρμόστηκε μια συστηματική αριθμητική μεθοδολογία με στόχο τον προσδιορισμό της δυναμικής συμπεριφοράς σύνθετων μηχανολογικών κατασκευών. Η μεθοδολογία αυτή βασίζεται στον χωρισμό μιας σύνθετης κατασκευής σε μηχανικές και μαθηματικές υποκατασκευές και εφαρμόζεται στο πρώτο στάδιο της επίλυσης μηχανικών συστημάτων με γραμμικά, αλλά και μη γραμμικά χαρακτηριστικά. Η ακρίβεια και η αποτελεσματικότητα της μεθοδολογίας αυτής αποδεικνύεται με αριθμητικά αποτελέσματα που παρήχθησαν από την εφαρμογή της σε ένα πλήθος μηχανολογικών κατασκευών με πολύπλοκη γεωμετρία και λειτουργία, τα οποία συγκρίθηκαν με αντίστοιχα αποτελέσματα που υπολογίστηκαν από υπολογιστικό κώδικα που χρησιμοποιείται ευρύτατα στη βιομηχανία, όπου αυτό ήταν εφικτό. Αφού αναπτύχθηκαν και επαληθεύτηκαν οι μεθοδολογίες επίλυσης, εφαρμόστηκαν για τον προσδιορισμό της δυναμικής απόκρισης μιας πληθώρας πολύπλοκων μηχανολογικών κατασκευών. Ιδιαίτερο βάρος δόθηκε στην πρόβλεψη και τη μελέτη της δυναμικής συμπεριφοράς κατάλληλου εμβιοδυναμικού μοντέλου ανθρώπου που είναι συζευγμένο με μοντέλο οχήματος εδάφους, όταν το όχημα διέρχεται από οδόστρωμα με ανομοιομορφίες που προσομοιώνονται με καθοριστικές ή στοχαστικές διαδικασίες. Μεταξύ άλλων, εκτός από τον προσδιορισμό της απόκρισης των μηχανικών μελών του μοντέλου, παρουσιάστηκαν και διαγράμματα που είναι χρήσιμα στον προσδιορισμό των επιπέδων οδηγητικής ασφάλειας, άνεσης και κόπωσης του οδηγού και των επιβατών του οχήματος
description: An appropriate substructuring methodology is applied in order to study the dynamic response of very large scale mechanical systems. The emphasis is put on enabling a systematic study of dynamical systems with nonlinear characteristics, but the method is equally applicable to illustrated by numerical results obtained for example vehicle models, having a number of degrees of freedom lying in the order of a million or even bigger. First, the equations of motion of each structural component are set up by applying the finite element method. The order of the resulting models is so high that the classical substructuring methodologies become ineffective or practically impossible to apply. However, the method developed overcomes, based on the sparsity pattern of the stiffness and mass matrices. In this way, the number of the equations of motion of the complete system is substantially reduced. Consequently, the numerical results presented demonstrate that besides the direct computational savings, this reduction in the dimensions enables the application of numerical codes, which capture response characteristics of dynamical systems sufficiently accurate up to a prespecified level of forcing frequencies. Finally, the study concludes by investigating biodynamics response of driver/seat subsystem models coupled with complex mechanical models of ground vehicles resulting from deterministic and random excitation